Кейс: як ми розробили військовий дрон FPV

• Що таке FPV дрони і як вони працюють
• Особливості апаратного забезпечення FPV-дронів
• Специфіка програмного забезпечення для додатків FPV-дронів
• Використання штучного інтелекту (ШІ) у розробці спеціалізованих FPV дронів
• Підсумки щодо розробки військових FPV-дронів

Безпілотники здатні кардинально змінити динаміку бою на полі бою. Серед інших типів БПЛА, безпілотники з видом від першої особи (FPV), ймовірно, будуть найбільш широко використовуваним типом безпілотників у сучасній війні. 

Згідно з нещодавніми статистичними даними, використання FPV-дронів у російсько-українській війні стрімко зросло. У 2022 році їх застосування було мінімальним, але відтоді кількість зросла до потенційних сотень тисяч. І ця оцінка не враховує численні незареєстровані удари, за які, як вважається, відповідальні FPV дрони.

Саме тому розробка кастомних FPV-дронів зараз має великий попит у військових колах. У цій статті ми розповімо про особливості апаратного та програмного забезпечення військових FPV-дронів, а також продемонструємо нашу експертизу на прикладах проєктів із розробки програмного забезпечення для дронів, над якими ми працювали. 

Що таке FPV дрони і як вони працюють

Ці дрони мають функцію передачі відео в реальному часі з камери, встановленої на передній частині БПЛА, що дозволяє оператору керувати ним так, ніби він безпосередньо бере участь у військовій операції. Оператор може спостерігати за місцевістю навколо дрона в режимі реального часу за допомогою спеціальних окулярів, ніби він знаходиться всередині дрона. Це відтворює досвід, який мають військові пілоти.

Спочатку ці БПЛА використовувалися лише в цивільних цілях. Наприклад, їх можна було використовувати для аерофото- та відеозйомки, для перегонів або для безпеки та спостереження. Для цих цілей можна використовувати звичайні програми для дронів. Однак FPV-дрони можна додатково модифікувати та застосовувати у військових цілях, зокрема:

• спостереження та моніторинг великих територій;
• виявлення цілей;
• атаки дронів-камікадзе (баражуючі боєприпаси);
• захист особового складу.

Ключових характеристик, які роблять FPV-дрони придатними для таких місій, чимало. По-перше, вони легші та маневровіші за дрони з подібними характеристиками, оскільки мають менше встановлених сенсорів. Вони компактні та легкі, що сприяє підвищенню максимальної швидкості. Сучасні FPV-дрони можуть розвивати швидкість до 200 км/год, тоді як інші типи дронів обмежуються 50 км/год. Наприклад, китайський DJI Mavic 3, який став «класикою» українського поля бою, досягає швидкості до 160 км/год. FPV-дрони можуть використовуватися як дрони-камікадзе або для скидання боєприпасів, що робить їх універсальними та придатними для використання з різними видами боєприпасів — від гранат до важчих вибухових речовин.

Особливості апаратного забезпечення FPV-дронів

Окрім самого дрона, екран або відеоокуляри є важливими компонентами апаратного забезпечення FPV дрона. Ви також можете включити допоміжне обладнання, таке як зарядний пристрій для акумулятора, запасні частини або інструменти. Компоненти БПЛА, включаючи рами, камери та електроніку, виготовлені з легких матеріалів, таких як вуглецеве волокно та алюміній. Це оптимізує вагу апарату без шкоди для міцності та дозволяє розміщувати більше датчиків або камер високої роздільної здатності. Однак ці матеріали також придатні для витримування високошвидкісних польотів та випадкових зіткнень.

Дрони FPV мають високопродуктивні безщіткові двигуни та ефективні пропелери, необхідні для швидкого прискорення та маневреного руху. Двигуни зазвичай оптимізовані для високих обертів і крутного моменту, що дозволяє швидко змінювати напрямок і швидкість.

Їхня кастомізованість і модульність призвели до того, що ці дрони, спочатку створені для хобі, набули широкого використання на полі бою. Завдяки цим характеристикам пілоти можуть налаштовувати дрони відповідно до своїх потреб і вподобань. Камери, антени та контролери польоту можна легко оновлювати або замінювати альтернативними варіантами для покращення продуктивності або виконання різних завдань.

Існують різні способи перетворення БПЛА з цивільних на військові. Додавання вибухових речовин перетворює їх на дрони-камікадзе. Вони також можуть переносити гранати або інші невеликі боєприпаси, які можна скидати на позиції ворога. Встановлюються камери з високою роздільною здатністю або тепловізори для кращої оцінки обстановки та ідентифікації цілей у різних умовах. Деякі БПЛА можуть мати засоби захисту від радіоелектронної боротьби, щоб забезпечити стабільний сигнал і контроль.

Саме апаратне забезпечення є вирішальним у розробці кастомних FPV-дронів, а програмне забезпечення має відповідати їхнім технічним характеристикам і призначенню. Наприклад, легкі FPV-дрони можуть бути непридатними для перенесення важких боєприпасів, оскільки це може негативно вплинути на їхню швидкість, тривалість польоту та загальну ефективність. 

Специфіка програмного забезпечення для додатків FPV-дронів

Розробка відповідного програмного забезпечення є ключовою для успіху операцій з дронами. Додаток для керування FPV дроном повинен включати функції передачі відео або зображень у реальному часі, а також налаштування параметрів польоту. Також необхідно звернути увагу на сумісність з різними планшетами, мобільними пристроями та контролерами.

Ось деякі обов’язкові функції для розробки додатка військового FPV-дрона:

• Зашифрований зв’язок, який робить обмін даними між дроном і наземною станцією більш безпечним.
• Зміна частот або використання кількох дронів на різних частотах для мінімізації вразливості до засобів РЕБ (радіоелектронної боротьби). 
• Передача відео в режимі реального часу для миттєвого обміну даними з камер дрона на наземну станцію управління.
• Інтеграція бортових датчиків – забезпечує передачу даних з різних бортових елементів для отримання повної картини оперативної зони.
• Ручне керування польотом, яке дає змогу оператору змінювати параметри польоту безпосередньо під час виконання завдання. 
• Автономний політ – режим польоту з попередньо заданими параметрами, який підтримує різні цілі місій та оперативні сценарії.
• Ідентифікація цілей, що дозволяє розпізнавати техніку або живу силу противника, а також здійснювати автоматичне наведення на ціль для підвищення точності ураження.
• Стійкість до РЕБ, яка мінімізує вплив засобів радіоелектронної боротьби та дає змогу працювати в складних умовах.
• Режим вертикального польоту, що дозволяє дрону зависати над об’єктом і тривалий час залишатися на одній позиції.
• Прицілювання та скидання боєприпасів, яке може бути як автоматизованим, так і ручним за вибором оператора. 

Вам також потрібно пам’ятати, що цей набір функцій включає лише найнеобхідніше. Ви можете додатково модифікувати специфікацію відповідно до ваших потреб, уподобань та моделей дронів, що використовуються. Проконсультуйтеся з нашими досвідченими спеціалістами, які брали участь у кількох проєктах розробки додатків для дронів, щоб визначити оптимальну функціональність для вашого програмного забезпечення FPV дрона.

Використання штучного інтелекту (AI) у розробці спеціалізованих FPV дронів

Зараз росіяни активно використовують сигнали РЕБ. Вони працюють на будь-якій частоті, блокуючи сигнал і виводячи безпілотник з ладу ще до того, як він досягне цілі. Саме тому впровадження штучного інтелекту в управління безпілотниками необхідне, щоб запобігти цьому небажаному ускладненню.

За цим сценарієм БПЛА наближається до цілі на певну відстань, після чого пілот фіксує його. Потім безпілотник спрямовує себе до цілі і атакує без подальшого втручання людини. Це означає, що блокування сигналу РЕБ є марним.

Єдина складність у тому, що росіяни розміщують металеві листи, сітки та інші перешкоди для захисту своїх бронемашин. У таких випадках оператор може визначити найбільш вразливі місця та здійснити ефективну атаку, тоді як ШІ може не розпізнати ці зони й атакувати зовнішню оболонку, не завдаючи суттєвих пошкоджень самій машині. Розробка алгоритмів ШІ, які враховують ці фактори, є складнішим завданням, але все ж можливою.

Впровадження алгоритмів ШІ може оптимізувати керування БПЛА та спростити військові операції при використанні FPV-дронів. Ось кілька способів застосування ШІ у розробці програмного забезпечення для FPV-дронів.

Наприклад, ви можете запрограмувати дрон з функціями автономного планування маршруту, які допоможуть орієнтуватися в складних умовах, виявляти та ігнорувати сигнали РЕБ, уникати перешкод та оптимізувати маршрути на основі цілей місії та даних у реальному часі. Ви також можете реалізувати функцію автономного повернення, за допомогою якої дрон записує свій маршрут і повертається до початкової точки без втручання людини.

Ви також можете інтегрувати алгоритми комп’ютерного зору на основі штучного інтелекту. Це допомагає FPV-дрону виявляти і розпізнавати об’єкти, що знаходяться в полі його зору, наприклад, транспортні засоби, будівлі та людей. Серед іншого, додавання цих алгоритмів означає, що БПЛА можна використовувати в пошуково-рятувальних місіях. Крім того, вони також здатні розпізнавати техніку та визначати, чи належить вона союзникам чи противнику.

Штучний інтелект також можна використовувати для запобігання зіткненням у реальному часі, дозволяючи дронам виявляти перешкоди на їхньому маршруті польоту та реагувати на них. Це запобігає зіткненням і забезпечує безпечну навігацію в динамічних середовищах або в районах зі слабким зв’язком з центром управління. У SECL Group наша команда має досвід впровадження алгоритмів штучного інтелекту, які покращують операції з дронами.

Підсумки щодо розробки військових FPV-дронів

БПЛА спочатку розроблялися для аерофотозйомки та відеозйомки, але згодом їх перепрофілювали на військові цілі, і вони змінили правила гри на сучасних полях битв.

Можливість налаштування та універсальність дозволяють їм брати участь у різних місіях і виконувати широкий спектр завдань. FPV-безпілотники є більш економічно ефективними, ніж артилерійські ракети, що є однією з найактуальніших причин такого високого попиту на них.

Якщо ви зацікавлені у створенні спеціального додатку для дронів FPV, зв’яжіться з нами для консультації. Наша команда має великий досвід у розробці додатків для дронів як для цивільних, так і для військових потреб, і ми можемо допомогти вам створити додаток відповідно до конкретних потреб вашої сфери.