Беспилотные технологии и решение задач оперативного характера
Трехмерными моделями успешно пользуются инженеры, геодезисты, строители. Применение БВС (беспилотных воздушных судов) в технологической цепи предприятий и оперативных служб уже позволяет получать и структурировать объективную информацию с мест проведения работ, мероприятий по контролю, мониторингу, предотвращению и локализации чрезвычайных ситуаций.
В этот раз, в рамках статьи будут рассмотрены возможности применения результатов трехмерного моделирования в целях планирования, координации действий сотрудников силовых ведомств, подбора площадки для размещения техники, создания оптимальных маршрутов передвижения и других.
Цели применения
Цель оперативной задачи — достижение определенных результатов, оперативным соединением в установленный срок. Оперативная задача может ставиться подразделению с целью завершения спецоперации или ее определенного этапа. Использование объективной информации при планировании, скрытность и внезапность действий имеют решающее значение. Применение беспилотников в целях подготовки, своевременной корректировки действий наземных сил, документирования и анализа результатов выполнения задачи отвечает этим требованиям в полной мере.
Технологии
Шаг 1. Определяем границы района проведения мероприятий
Предположим, что район нам неизвестен. Источники, находящиеся в нем, указывают место предположительного нахождения злоумышленников. Требуется первичная оценка района с воздуха, аэрофотосъемка для создания 2-х и 3-х мерной моделей зданий и прилегающей территории.
Данные от источников, в качестве примера, могут формироваться программой https://alpinequest.net/en/download или любой другой, в которой точками возможно обозначить интересующий район (место предполагаемого выполнения оперативной задачи). Программа сама сформирует KML файл, который отправляется пилоту любым доступным способом (при наличии возможности — файлообменники, мессенджеры и т.д.). При отсутствии покрытия координаты точек границ могут передаваться по радиосвязи, в этом случае полигон- район полета для работы беспилотника создает сам пилот на основании полученных данных. В настоящий момент в открытом доступе есть масса платных и свободно распространяемых (Open Source) бесплатных навигационных приложений, позволяющих формировать КML — полигоны из маршрутных точек либо границ периметра, которые возможно использовать для создания маршрута полета БВС.
Шаг 2. В район отправляется беспилотник
В приложении пульта управления беспилотником есть спутниковая карта. Пилот на основе полученных данных создает маршрут полета. БВС в автоматическом режиме взлетает и, следуя маршруту, производит аэрофотосъемку района с указанным пилотом перекрытием и геопривязкой за счет совмещения навигационной информации от оптического центра полезной нагрузки (в данном случае — камеры) и пространственного навигационного модуля.
В нашем случаедля первичной оценки объектов с воздуха выбиран малошумный и малоразмерный, способный полностью гасить бортовые огни, переходя в режим невидимки, БВС — DJI Mavic Еnterprise Zoom.
DJI Mavic Enterprise Zoom.
С высоты в 300 метров и на таком же 300-метровом удалении от объекта наблюдения (здания) вероятность обнаружения БВС злоумышленниками, укрывшимися в нем, минимальна. Звук от аппарата на данном удалении отсутствует даже в штиль. Угол возвышения беспилотника в 40–45 градусов по отношению к объекту будет дополнительно препятствовать обнаружению его из окон. Выглядывание с целью обнаружения дрона в оконные проемы, скорее всего, приведет к идентификации супостатов и их нейтрализации.
Снятый при таких параметрах полета на бортовую камеру с помощью оптического увеличения материал позволит детально изучить объект и местность и, главное, в дальнейшем подойдет для создания цифровой модели.
Полетное задание БВС
Шаг 3. Создание моделей
По окончании полета данные в высоком разрешении с накопителя БВС загружаются в специальную программу на компьютере, которая путем обработки создает двух- и трехмерные модели местности.
Вот, https://www.agisoft.com/downloads/installer/, https://www.bentley.com/ru, https://www.pix4d.com/ основные специализированные программы с отличным функционалом, популярные среди профессионалов. Бесплатного софта для 2D и 3D моделирования в свободном доступе достаточно.
В качестве примера будет рассмотрена программа https://www.dji.com/ru/dji-terra. По отношению к аналогам она позволяет проводить работы в местности, где отсутствует сеть интернет (карты местности подкачиваются заранее), умеет строить двухмерные модели объектов и местности уже в процессе полета, а это здорово экономит время формирования объективных данных для принятия решений.
После получения первичной информации в виде двухмерной модели появляется возможность изучить объект, нанести разметку, провести измерения.
Обстановка на 2D-модели, в отличие от спутниковых снимков, актуальная. В таком виде первичная информация доступным способом отправляется в подразделения, руководителям оперативных групп для ознакомления и проведения подготовительных мероприятий.
2D с наложением на спутниковую карту 2D с нанесенным заданиемИзмерение расстояний на 3D модели
Разрешение трехмерной (3D) модели — 1.37 см/пиксель, она состоит из — 45 фотографий.Работа беспилотника составила 5 минут. Процесс постобработки фотографий компьютером — 20 минут. Модель отличается высокой детализацией, степень которой зависит от доступного для работы расстояния от объекта, оптики БВС и имеющегося времени на обработку фотографий компьютером. Современные малоразмерные дроны позволяют получить модель качеством 4–5 см/пиксель и даже лучше, с расстояния 250–300 метров, где вероятность их обнаружения ничтожна. Камеры с высоким разрешением и стабилизированным оптическим зумом способны обеспечить детализацию модели на дистанциях более 400 м, максимально скрыть процесс проведения аэрофотосъемки.
Шаг 4. Планирование и постановка задачи
Использование 3D-модели позволяет манипулировать виртуальным объектом, наносить специальную графическую информацию, осматривая его в любом интересующем ракурсе, что особенно ценно в условиях, например, плотной растительности или застройки. Цифровая трёхмерная модель позволяет оценить расстояние от укрытий до объекта, высоту отдельных этажей и здания в целом, ширину подъездов к объекту, проходов внутрь здания, размер и количество, виды необходимого оборудования. Специалисты в процессе постановки задачи фактически проходят предполагаемый маршрут, определяя для себя ориентиры.
Оценка проходимости чердачного лаза на 3D модели.
Каждая точка трехмерной модели имеет географическую привязку в координатном исчислении, программа обработки позволяет применять различные системы координат. Получить координаты отдельных объектов для указания взаимодействующим техническим средствам и подразделениям не составляет труда.
Уточнение координат интересующего места на 3D модели.
Шаг 5. Обмен информацией
Иметь точную информацию о здании и прилегающей к нему территории в разных частях подразделения, для принятия самостоятельных, решений командирами отдельных групп необходимо.
Доступный и простой способ переноса информации — использование USB накопителя. При наличии покрытия сети интернет или создания собственной сети становится возможен обмен данными с внешним облачным или локальным сервером и между мобильными устройствами. Для обмена 3D данными возможно использовать приложение https://sketchfab.com/.
После конвертации и нанесения условных знаков модель становится доступной к передаче и манипуляциям (вращение, перемещение, приближение) на обычных смартфонах. Обменяться информацией можно и просто сделав скриншот определенного участка модели как на фотографии выше и отправить его адресатам.
Перспективы
Сферы применения беспилотных воздушных судов продолжают расширяться. Использование подразделениями силовых ведомств современных технических решений на основе беспилотных технологий существенно улучшит результат проводимых специальных мероприятий, сэкономит драгоценное время, обеспечит фактор внезапности. Главное — технологии позволяют не подвергать опасности самое ценное — жизнь и здоровье сотрудников.
