Платформа «Небосвод» позволит безопасно летать тысячам коммерческих беспилотников

Мы открываем серию статей, посвященных главному технологическому тренду года — беспилотникам. Наш первый герой — научно-исследовательский центр «Аэроскрипт» и его цифровая платформа для дронов «Небосвод». Ведущий аналитик Вадим Авершин рассказал, что умеет платформа и какой будет аэромобильность в обозримом будущем.

«Небосвод» — UTM-система (Unmanned aircraft system traffic management), которая соединяет тех, кто запускает БВС, и тех, кто дает им разрешение на полеты в воздушном пространстве. Для этого платформа использует данные навигации, наблюдения, а также метеорологическую, аэронавигационную и геопространственную информацию.

Концепцию UTM в 2014 году впервые предложили в NASA. В России подобного проекта еще не было.

Через семейство протоколов мы подключаем беспилотники к нашей системе. Мы видим, где находится оператор и его аппарат. Это первый протокол.

Второй протокол — извлечение данных о фактическом маршруте. Третий протокол — получение оперативной информации об ограничениях воздушного пространства.

Пользователями могут стать владельцы дронов, малые и средние коммерческие организации, большие корпорации. Платформа взаимодействует со всеми региональными центрами ОрВД на территории России.

Сейчас все сервисы в бесплатном доступе. Мы пока накапливаем опыт, а потом перейдем на систему подписок. Для обычных пользователей постараемся сохранить сервис бесплатным. А тем, кому понадобится больше, чем стандартный набор возможностей, предложим подписки.

«Небосвод» — это основа всех наших идей и разработок. Первый слой — платформа для пользователей, второй — корпоративная версия. С помощью нее компании могут наблюдать, как совершаются полеты в их интересах. Например, у корпорации множество эксплуатантов, у них разные беспилотники — «Радар ммс», «Геоскан», «Вертолеты России». Не выходя из офиса можно видеть всю информацию в режиме реального времени: метеоданные, введенные режимы ограничения воздушного пространства, кто где летит, сводную статистику и т. д.

Далее — версия для эксплуатантов. То есть владельцев беспилотных авиакомпаний. Мы помогаем им автоматизировать процессы и контролировать работу персонала, который управляет беспилотными аппаратами.

Руководитель может смотреть, прошли сотрудники тесты по безопасности или нет, кто где летает по территории страны, а если не летает, то почему: плохие метеоданные или не ввели режим. Или еще какие-то проблемы.

Следующий слой — версия для провайдера аэронавигационного обслуживания. Это то, что автоматизирует взаимодействие с внешними пилотами. В дальнейшем сервис может масштабироваться и в других странах. Для этого нужно будет адаптировать систему под различные авиационные национальные правила.

Первое, что мы сделали, — оцифровали структуру воздушного пространства: зоны ограничений, аэродромы, вертодромы, границы муниципалитетов. То есть все, что позволяет понять, нужно ли получать разрешение на полет дрона от диспетчеров ЕС ОрВД.

Пространство, выделенное для полетов, мы называем «Руспейсом» по аналогии с европейскими проектами.

Люди летают ради какой-то цели. Кто-то мониторит поля, кто-то железную дорогу или процесс строительства. Поэтому на карте можно переключать разные слои с видами объектов и смотреть рельеф. Можно повыбирать различные элементы, например опасные зоны аэродромов и вертодромов.

Все что нужно пользователю — это указать, кто он, где хочет летать и на чем, места взлета и посадки и время, когда будет проходить полет. Дальше система проверит, нужно ли получать разрешение от диспетчеров ОрВД. Если нужно, платформа сформирует и отправит необходимые документы, а затем сообщит о результатах согласования.

На карте будут показаны все зоны, которые предстоит пересечь и которые влияют на получение разрешения. В своем личном кабинете пилот может посмотреть историю полетов. Также можно подключить страховку для дрона.

Мы интегрировали беспилотные аппараты различных производителей в нашу систему. Задача — научить беспилотники летать друг с другом в выделенном пространстве.

С летательных аппаратов, интегрированных в «Небосвод», мы получаем данные. В интерфейсе отображается оперативное положение — это первый этап. Сначала нужно научить беспилотники летать друг с другом в выделенном пространстве.

Чтобы выйти на высокорисковое окружение и городскую аэромобильность, мы будем извлекать маршрутную информацию напрямую из автопилота БВС, и в будущем мы сможем, например, в случае нештатных ситуаций отправлять команды непосредственно в автопилот аппарата.

Дальше, по мере зрелости технологий, добавляется пилотируемая авиация. Мы учимся организовывать пилотируемое и беспилотное воздушное движение в едином воздушном пространстве.

Мы разработали концепцию, которая фокусируется на проблемах организации воздушного движения и минимизации рисков, связанных с полетами. И выделили потребности людей в сфере аэромобильности: транспортировка грузов, перевозки людей и мониторинг объектов с воздуха.

Безопасность авиаперевозок. Необходимо оценить риски для людеи и объектов на земле и в воздухе. Для этого нужны сервисы CNS (связь, навигация и наблюдение), которые во взаимодействии друг с другом смогут смягчать риски до приемлемого уровня. Мы разработали набор протоколов, который позволяет подключить к нашей платформе наземные станции управления беспилотниками, оснащенные интернетом.

Экологичные суда и точные операции. Низкий уровень шума и нулевой выброс в атмосферу способствуют экологичности и тому, что общество примет новую транспортную парадигму. Воздушные суда будут оснащены бортовой авионикой, которая вместе с наземнои инфраструктурои позволит качественно выполнять задачи. Все технологии должны быть валидированы и сертифицированы по авиационным правилам.

Обновленная система ОрВД. В новой аэромобильности она станет технологическим ядром новои транспортнои системы городов. Ее состав мы определили как ряд технологий: цифровая модель воздушного пространства; сервисы автоматизации принятия решении; средства навигации, связи, наблюдения и управления радиочастотным спектром (CNS+S); метео-, аэро-, геонавигационные и другие типы данных; нормативная база и интегральная система обеспечения авиационной безопасности.

Снижение значения человеческого фактора. Технологии со временем вытеснят человека на внешний уровень контроля и мониторинга. Система безопасности будет в режиме онлайна отслеживать характеристики технических средств и сообщать человеку, когда нужно вмешаться.

Общественная безопасность. Для соблюдения законов и предотвращения неправомерных запусков летательных средств возможно введение нового органа — воздушной полиции.

Мы предполагаем, что существенное место в городской среде займут места взлета и посадки (вертипорты), которые будут располагаться, в частности, на крышах домов. Воздушное пространство в населенных пунктах будет организовано в виде воздушных тоннелеи-коридоров на разных высотах, со съездами и развязками.

Будут организовывать площадки взлета-посадки, воздушные трассы и коридоры, оцифровывать наземные объекты, обозначать места, над которыми нельзя летать.

Мы уже помогаем владельцам летательных аппаратов взаимодействовать с ведомствами, которые участвуют в выдаче разрешений на полеты — это погранслужба, администрации муниципалитетов, провайдер аэронавигационных услуг и владельцы зон, в интересах которых уже установлены различные ограничения воздушного пространства.

Многие муниципалитеты вообще ни разу никому не давали разрешения, потому что не знакомы с процедурой. А без этих документов ОрВД не даст разрешения на полет. На территории России процедура разная. Где-то два дня, где-то 42 дня. Где-то надо вручную заполнить все документы и лично все отнести, а где-то можно отправить по электронной почте. Есть города федерального значения, как Москва, Питер и Севастополь, — срок получения разрешения может доходить до трёх месяцев и больше. Мы постепенно стараемся все это автоматизировать и упростить для пользователей.

В будущем мы бы хотели повлиять на усовершенствование законодательства, а пока помогаем автоматизировать и оцифровать бюрократические процедуры в строгом соответствии с требованиями существующей нормативной базы.

С одной стороны, в стране есть поручения президента о развитии беспилотной навигации. С другой стороны, во многих регионах (их около 30, и число постоянно растет) губернаторы запретили полеты коммерческих беспилотников по причинам безопасности.

Из-за этого авиакомпании не могут летать и выполнять полезные для региона вещи: мониторинг строек, ЛЭП, протяженных объектов инфраструктуры, свалок.

С этим нужно что-то делать. Возможно — создать в администрациях регионов ситуационные центры для мониторинга полетов БАС с использованием цифровой платформы организации беспилотного воздушного движения.

С помощью «Небосвода» и компактного бортового LTE-ответчика, который мы также разработали, легальные дроны могли бы использовать воздушное пространство в интересах развития бизнеса в этих регионах.

Аппараты будут передавать телеметрию полетов в региональную систему, которая соберет все сведения о полетах. Возможно, это позволит снять жесткие ограничения либо в какой-то степени их смягчить.

Например, в регионе есть нефтебаза, которая находится под защитой комплексной сложной системы безопасности с пеленгаторами и радиолокаторами. Мы можем дать им информацию, кто ввел над этим объектом режим и собирается совершить полет. Или кто сейчас из зарегистрированных в нашей системе дронов летит на каком-то расстоянии от охраняемого объекта.

Если человек собирается запустить аппарат днем, не выше 150 метров и вне зон ограничений, то есть условно по полям или лесам, то полет можно не согласовывать. Во всех остальных случаях необходимо получить разрешение на полет.

Согласование происходит через введение режимов. Их два типа. Местный режим — когда маршрут пролегает вне зоны международного аэропорта. Он вводится за трое суток. И есть временный режим, когда полет затрагивает зону международного аэропорта — например, нужно полетать в 10 км от Пулкова или Шереметьева. Он вводится за пять суток.

Если представить, что беспилотник должен пролететь от Москвы до Питера, то потребуется получить разрешение от всех муниципалитетов и всех владельцев зон (ТЭК, заповедники и т. д.), над которыми будет пролегать маршрут. И тут возникают проблемы: заявку на режим нужно подавать за 3–5 суток и можно забронировать за собой 6 дней для полетов, но в первый день могут не дать разрешение из-за плохой погоды, в другой день полетят военные, в третий еще что-то случится. В итоге вы полетите только на четвертый день.

Помимо того, что это потеря времени для одного беспилотника, так еще и другие не смогут в этот день залетать в пространство, которое я зарезервировал. Происходит сегрегация воздушного пространства. Другим пользователям придется облетать мой режим. Вот как сейчас это примерно происходит.

Пока ситуация обстоит так, как сейчас, организовать оперативную доставку просто невозможно. Например, пользователь заказал что-то на «Озоне» или «Вайлдберриз» — не будет же он ждать столько дней, пока беспилотнику дадут разрешение. Все это должно быть быстро и без конфликтов.

Основная градация БВС — до 30 и выше 30 кг. Сейчас основные работы, которые проводят с БВС до 30 кг, — это мониторинг инфраструктуры и строительства, съемка, сканирование земли для геодезии и поиска ископаемых, для составления высокоточных карт и ортофотопланов, оценки лесных массивов и контроля сельскохозяйственных работ. Среди лидеров здесь «Геоскан» и «Финко».

Тяжелых аппаратов пока в России мало. Это единичные производители: «Вертолеты России», «Аэромакс», «Радар ммс», Инновационный центр «Бирюч». Чтобы поднять такой аппарат в воздух, нужно иметь сертификат. Получить сертификат очень сложно, долго и дорого — несколько сотен миллионов рублей. И ограничения в сертификате довольно существенны: нельзя летать в контролируемом воздушном пространстве и над муниципалитетами, есть ограничения по температуре и по зоне действия аппарата. То есть они существенны. Сейчас с таким сертификатом летают только «Вертолеты России».

Чтобы постепенно перейти на повсеместное использование беспилотников, без сомнений, нужна инфраструктура и надежные аппараты.

А дальше по опыту США мы можем наращивать количество одновременно летающих аппаратов по уровням. Первый уровень — одновременное поддержание нескольких полетов. Второй — десятки. Третий — сотни. Четвертый — тысячи. Со стороны автоматизации это аппараты, наземные системы управления, сетевые шлюзы для связи бортов с землей.

Городская мобильность идет слоями. Это как поднять дорожную сеть в воздух. Но только светофоры в небе не поставить. Регулировка должна быть обеспечена цифровым способом. Для беспилотного такси должны быть спроектированы и оцифрованы магистрали и съезды на вертолетные площадки. Это все аккуратно, поскольку в городах летают пилотируемые вертолеты и самолеты. И самое сложное — сделать так, чтобы дроны с ними не сталкивались.

Человека сразу из контура управления убрать нельзя. Мы предполагаем, что в будущем это будут автоматизированные системы, а человек будет только в роли оператора. Но чтобы до этого дойти, понадобится еще много лет. А пока человек обязательно должен сам за всем наблюдать, перепроверять алгоритмы и работу машин. И конечное решение пока еще за человеком. Скорость обработки информации при этом ниже, что сказывается на пропускной способности, но на первых этапах без этого не обойтись.

Основа компании — это разработчики из бывшего Института радиоаппаратуры ВНИИРА в Санкт-Петербурге. С советских времен это был центр компетенций по аэронавигационным технологиям. Наша команда — это эксперты, которые глубоко понимают технологии наблюдения за воздушным движением и предупреждения конфликтов в воздухе. Мы участвовали в работе глобальных международных групп EUROCAE и RTCA.

Аэроскрипт – это классический стартап. Сначала MVP, в 2021 году был опубликован первый релиз, затем продакшен и развитие продакшена.