УДК Гришина Ю.С. ДРОНЫ НА СЛУЖБЕ МИРУ Пензенский

УДК
Гришина Ю.С.
ДРОНЫ НА СЛУЖБЕ МИРУ
Пензенский Государственный Технологический Университет
Аннотация
Данная статья посвящена обзору возможных применений беспилотных летательных
аппаратов, как в военных целях, так и в гражданских. Рассмотрена история
развития, место в жизни человека в настоящий момент времени, а так же чем
обусловлено их применение в той или иной профессиональной сфере.
Ключевые слова: дроны, беспилотники, беспилотные летательные аппараты, БПЛА,
военные технологии
Grishina Y.S.
Drones in the service of peace
Penza State Technological University
Abstract
This article provides an overview of possible applications of unmanned aerial vehicles, both
for military purposes and civil. The history of development in human life in the present time,
and what determined their use in a particular professional field.
Keywords: drones, unmanned aerial vehicles, UAVs, military technologies
Многие дети, как мальчики, так и некоторые девочки, мечтают получить в
подарок на праздник радиоуправляемую модель вертолета, самолета, автомобиля и
подобные игрушки. Родители, стараясь удовлетворить желания своего чада, без особых
раздумий могут зайти в детский магазин и выбрать подходящую модель, как по
характеристикам, так и по цене. Различные модели, с функцией управления на
расстоянии, продаются в свободном доступе, как в интернете, так и в розничной
продаже. Такие игрушки обладают достаточно обширным количеством функций. Они
способны плавать, летать, копать, ездить, издавать различные звуки, светиться. Многие
из них оснащены видеокамерами и большим радиусом восприятия радиосигнала, что
помогает расширить границы игры на улице [1].
Но так было не всегда. Изначально, управление на расстоянии какими-либо
механическими приборами развивалось как научная идея, но в скором времени была
перенята для военных разработок.
Первым, кто смог заставить механизм двигаться с помощью передачи
радиосигналов, был Никола Тесла. Он представил миру свою разработку
радиоуправляемого судна еще в далеком 1898 году на ежегодной электрической
выставке в Медисон-сквер-гардене [2]. Идея Тесла проникла в разум многих научных
деятелей, и уже в 1910 году под контролем военного инженера и изобретателя Чарльза
Кеттеринга на свет появился первый беспилотный летательный аппарат. Он управлялся
часовым механизмом и предназначался для падения на мишень в нужный момент
времени. Заметив изобретение Кеттеринга, армия США спонсировало разработку еще
нескольких таких летательных аппаратов. Но испытания прошли с переменным
успехом и в скором времени проект свернули [3],[4].
Но воистину настоящим радиоуправляемым беспилотным летательным
аппаратом (БПЛА) многоразового использования стал DH.82B Queen Bee,
сконструированный инженерами Великобритании в 1933 году [3] (в некоторых
источниках указывается 1935 год [5]). Аппарат мог достигать 5 километровой высоты и
развивать скорость до 170 км/ч. Эта модель БПЛА использовалась вооруженными
силами Великобритании с 1934 по 1943 годы в качестве самолетов-мишеней для
пилотов и зенитчиков [3].
Не только США и Соединенное Королевство вели разработки БПЛА, также в
этом направлении развивались Германия и СССР. Во время 2-ой Мировой Войны в
Германии были сконструированы и массово использовались управляемые ракеты Фау-1
и Фау-2. В Советском Союзе в качестве беспилотника для подрывов мостов был
применен тяжелый бомбардировщик ТБ-3. Так же Василий Никитин разрабатывал
конструкции беспилотников, но воплотить в металл свои чертежи ему не удалось.
По окончанию 2-ой Мировой Войны и до конца 90-х годов 20 века беспилотные
летательные аппараты конструировались и использовались в разведывательных целях.
На них устанавливалось улучшенное оборудование, способное передавать
качественную картинку, к ним применялись новейшие технологии того времени для
запуска и полета, их модернизировали так, что бы увеличить высоту полета, а так же
сделать более незаметными для вражеских целей.
Технический толчок в 90-х годах не обошел и беспилотные летательные
аппараты. Они стали использоваться не только в военных целях, но и в гражданских.
Аппараты стали уменьшаться, их функционал претерпевал изменения, и в настоящее
время разработка дронов ведется для многих отраслей жизни человека.
Конечно, главенствующей отраслью развития беспилотных летательных
аппаратов были и остаются вооруженные силы. На сегодняшний момент практически
во всех развитых странах мира ведутся разработки военных беспилотных летательных
аппаратов [5]. Это обусловлено тем, что БПЛА более мобильны, чем разведывательный
отряд, тихоходны и малозаметны для противника, способны покрывать территорию
большого радиуса, могут находиться в воздухе более 40 часов и передают информацию
в реальном времени [6]. Одним из главных мотивационных моментов поставки на
вооружение БПЛА является то, что у аппарата нет экипажа [7]. Даже если дрона
заметил противник и сумел поразить цель, то пилот при этом не пострадает.
Каждый беспилотник разрабатывается под определенные цели, поэтому их
существует несколько типов: беспилотные самолеты, беспилотные вертолеты,
беспилотные аэростаты [8]. Так же они подразделяются на виды в зависимости от
размеров: микро, мини, средние и тяжелые. А по особенностям управления делятся на:
управляемые, автоматические и неуправляемые [9].
Тяжелые беспилотники способны нести на себе груз массой до 2-х тонн.
Поэтому такие аппараты военные нередко оснащают разведывательным
оборудованием, а так же ракетами и бомбами [10].
Но не только военные стали использовать дронов. Так, начиная с 2013 года, в
России на службу в МЧС поступили беспилотные летательные аппараты. Они
помогают вести наблюдения и мониторинг за чрезвычайными ситуациями и
потенциально опасными районами возникновения природных и автогенных катастроф.
Беспилотники помогают сотрудникам службы спасения обнаруживать лесные пожары,
разливы рек, производить анализ воздуха и местности на химические и радиоактивные
загрязнения, выполнять мониторинг авто-, нефте-, газовых магистралей, водных
акваторий и береговых линий, определять точную локализацию и координаты ЧС, а так
же пострадавших объектов. Благодаря информации, полученной с аппарата, службы
спасения могут во время оценить ситуацию и провести необходимые меры по
ликвидации катастрофы и эвакуации населения, что сокращает жертвы и масштабы
чрезвычайной ситуации.
Дроны МЧС оснащаются фото и видео оборудованием с высоким разрешением,
инфракрасными камерами FLIR [11] и цифровым каналом радио передачи. Это
оборудование позволяет проводить мониторинг не только в дневное время, но в
ночное, а так же в условиях затрудненной видимости (снег, туман, дождь), что
соответствует погодно-климатическим условиям России. Поэтому беспилотников,
помимо прочего, используют в спасательных операциях пропавших людей и техники.
Кроме видеокамер и датчиков на аппарат можно установить станцию передачи
радиосигнала. Это позволяет настраивать связь и передачу информации в тех районах,
куда не распространяется радиус действия сотовых радиовышек. С помощью БПЛА
появилась возможность составлять картографию местности высокой точности и
разрешения.
Благодаря возможности перевозить грузы, дрон может доставлять оборудование
и продовольствие в труднодоступные районы, тем самым спасая жизни многим людям
[12].
Не обошли вниманием БПЛА и службы внутренних дел многих стран. В отличие
от военных, полиция использует дронов в мирных целях. При помощи беспилотника
выполняются такие задачи как патрулирование и охрана заданной территории и ее
границ, наблюдение и выявление дорожно-транспортных происшествий и ситуаций на
дороге, а так же нарушителей ПДД в городе и на трассах. Так, например, на
протяжении строительства и во время проведения Сочинской Олимпиады сотрудникам
полиции помогали поддерживать правопорядок и обеспечивать безопасность
стратегически важных объектов несколько десятков БПЛА. При этом использовались
как отечественные летательные аппараты, так и израильские [13-15]. Поводом
использования беспилотных летательных аппаратов на Олимпиаде послужила
Казанская Универсиада в 2013 году. Благодаря способности дронов зависать над
определенной точкой, стало возможным использовать аппарат в качестве наблюдателя
за большим скоплением людей, а тепловизоры, видео- и фотокамеры с высоким
разрешением позволяют определить лицо конкретного человека, что помогает
вычислить виновника предполагаемых потасовок, как днем, так и ночью [16].
Так как человечество остро зависит от продуктивности работ в сфере сельского
хозяйства, с давних времен самым главным вопросом является сохранения
наибольшего объема СХ продукции. Самыми первыми фермерами, кто заметил, что
обычная авиация не приносит желаемых результатов, в силу сложности рельефа
местности, деревьев и инфраструктуры населенных пунктов, были японцы еще в 1980-х
годах. В итоге в 2012 году японские беспилотные вертолеты, способные нести 28 кг
полезной нагрузки, опыляли и высеивали около 40% всех рисовых полей, а
использование пилотируемой техники для сельскохозяйственных нужд сократилось с
1328 га в 1995 году до 57 га в 2012 [17].
В настоящее время в сельском хозяйстве все чаще применяют технологию
«точного земледелия». Она заключается в том, что бы, исходя из анализа местности,
опылять химикатами или удобрениями не всю посевную площадь равномерно, а
точечно, где это наиболее необходимо [18]. Но с такой задачей крайне сложно
справиться, производя анализ местности с земли, так как многие нюансы человек
упускает, и практически невозможно, опираясь на съемки со спутников, так как те не
способны дать высокое разрешение фотоснимка на интересующей фермера территории.
Поэтому, наделяя беспилотники необходимым оборудованием, их применяют для
аэрофотосъемки сельхозугодий. При этом снимки получаются оперативными и с
высоким разрешением, что очень важно для фермера в периоды половодий, засухи или
нашествию насекомых. Анализируя полученную информацию с БПЛА как вручную,
так и с помощью программных средств, становится возможным сократить количество
сбрасываемых химикатов и удобрений на посевы, что благоприятно скажется не только
на состоянии почвы, растущих на ней растений и ближайших водоемов, но и на
себестоимости сельскохозяйственной продукции, обрабатываемой таким путем
[19],[20].
Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве
помогает решать такие задачи как:
 создание и обновление электронных карт обрабатываемых территорий,
 учет сельскохозяйственных земель,
 планирование пасевных работ,
 мониторинг за объемами и качеством выполняемых работ,
 прогноз урожайности посевных культур,
 контроль сбора урожая,
 охрана сельхозугодий,
 расчет объемов удобрений и территорий их применения,
 измерение химического состава почвы [21].
Подобными вопросами задаются и природоохранные органы, которые так же
начали применять беспилотники для мониторинга, анализа и охранных мероприятий по
защите почв, лесов, водных ресурсов и дикой природы [22]. Так в Непале, Габоне и на
Мадагаскаре дронов использовали для поимки браконьеров, а в Белизе для
патрулирования коралловых рифов и отслеживания незаконного отлова рыбы [22].
Работники СМИ, как люди, знающие все последние события и новинки в мире,
не могли пропустить мимо себя такую удобную и бюджетную технологию как
беспилотный летательный аппарат. С помощью беспилотника репортерам стало удобно
находить такие ракурсы подачи информации, в которых происходящее показывается
наиболее живо и наглядно, аппарат позволяет делать такие кадры, которые больше как
с дрона получить невозможно. Если раньше для съемок с воздуха корреспондентам
приходилось нанимать вертолет, что стоило не малых денежных затрат, то на
сегодняшний день для этих целей практически любая телекомпания может позволить
себе использование дрона [23]. Кроме снижения затрат для создания увлекательного
сюжета, беспилотники позволяют сохранять жизни репортерам, которые снимают
репортажи в горячих точках, например Украина, Сирия, Ирак, или при освещении
природных катаклизмов, таких как пожары, наводнения или извержения вулканов или
гейзеров [24].
С недавнего времени дроны стали покорять азы искусства, конечно только не в
прямом смысле. Благодаря использованию беспилотников открывается огромное
количество возможностей запечатлеть как «сногсшибательные» пейзажи, так и вести
прямую, неотрывную съемку актера, выполняющего сложные трюки или дерущегося в
ключевой сцене блогбастера. Так же БПЛА способны снизить затраты на съемку
фильма и обеспечить лучшую безопасность оператору и его команде [25]. Кроме того в
7 марта 2015 года состоялся первый кинофестиваль New York City Drone Film Festival,
на котором были представлены картины, снятые лишь при помощи дронов [26],[27].
За счет своей мобильности и сравнительно малых габаритов дронов начинают
использовать в качестве курьеров. Куда быстрее в час-пик срочную посылку сможет
доставить летающий беспилотник, чем курьер, застрявший в пробке. К тому же такие
аппараты способны развивать скорость до 60 км/ч и покрывать расстояния до 16 км без
подзарядки [28].
Самой первой коммерческой организацией, которая стала использовать
летающих дронов для доставки посылки адресату, стала Flirtey в 2013 году [29].
Объединившись с Австралийской компанией по доставке книг Zookal, Flirtey создала
первую в мире систему по доставке учебников [30],[31]. Они используют 6-ти винтовой
дрон, который способен найти заказчика по координатам GPS его смартфона.
Так же доставкой грузов БПЛА заинтересовались и такие крупные компании как
Amazon, Google и DHL [32]. Кроме учебников, книг и почты беспилотник перевозил
медицинские препараты весом около 4,5 кг [33]. Но пока технология курьерской
доставки с помощью дронов остается на стадии испытаний, так как на сегодняшний
момент не созданы все необходимые законодательные условия (лицензии, разрешения
и регламентированный диапазон высот для полета) для внедрения данной системы
повсеместно.
Использование дронов упрощает жизнь многим работникам, как гражданских
профессий, так и военных. Благодаря использованию БПЛА возможно увеличить
качество охраны и мониторинга не только внутренних территорий страны, но и ее
границ. С помощью беспилотников развиваются новые виды бизнеса и услуг,
осваиваются новые возможности в телевидении, кино и искусстве, улучшается и
удешевляется работа многих отраслей, начиная с Сельского хозяйства и заканчивая
нефте-газовой сферой. А какие горизонты открывает беспилотный летательный
аппарат в области развлечений!
Но так как технология сравнительно недавно стала массово использоваться во
многих отраслях жизни человека, законодательство многих стран еще не успело
адекватно среагировать на возросшее число гражданских беспилотных летательных
аппаратов. Пока еще не ясно определены все нормативы для осуществления
управления БПЛА и ответственность за произошедшее крушение аппарата или любое
другое происшествие, так или иначе, спровоцированное беспилотником и его
хозяином. Но, несмотря на неготовность законов и некоторых людей к свободным
полетам беспилотных аппаратов над городом или полем, многие эксперты и энтузиасты
сулят дронам блестящее будущее на службе миру.
Библиографический список
1. Роганов В.Р. Анализ устройств индикации тренажеров операторовнаводчиков: Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2014.
№ 4 (124). С. 80-87.
2. Четвергова М.В., Роганов В.Р., Сёмочкин А.В. Использование оптикоаппаратно-программных комплексов для обучения управления подвижными
объектами: Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 174.
3. Роганов В.Р., Четвергова М.В., Сёмочкин А.В. Проектирование систем
виртуальной реальности с позиции системного подхода: Современные проблемы науки
и образования. 2014. № 6. С. 199.
4. Роганов В.Р., Роганова Э.В., Асмолова Е.А., Филиппенко В.О. Один из
вариантов реализации инновационных проектов в условиях современной России:
Вестник
Южно-Российского
государственного
технического
университета
(Новочеркасского политехнического института). Серия: Социально-экономические
науки. 2014. № 5. С. 58-62.
5. Роганов В.Р. К вопросу о выборе имитатора визуальной обстановки:
Современные информационные технологии. 2014. № 19. С. 159-162.
6. Роганов В.Р., Филиппенко В.О. Сравнительный анализ систем имитации
визуальной обстановки: Современные информационные технологии. 2014. № 19. С.
162-166.
7. Roganov V.R., Asmolova E.A., Seredkin A.N., Chetvergova M.V., Andreeva
N.B., Filippenko V.O. Problem of virtual space modelling in aviation simulators: Life Science
Journal. 2014. Т. 11. № 12s. С. 1097.
8. Roganov V.R., Miheev M.J., Seredkin A.N., Filippenko V.O., Semochkin A.V.
Capacity assessment of visual conditions imitators: Eastern European Scientific Journal.
2014. № 6. С. 321-326.
9. Роганов В.Р., Роганова Э.В., Кревчик В.Д., Зуев В.А. Тренажер наводчиковоператоров установок пуска ракет: патент на изобретение RUS 2381435 29.01.2007.
10. Обработка экспериментальных данных: Роганов В.Р. учебное пособие / В. Р.
Роганов, М. Е. Новосельцева, С. М. Роганова; Федеральное агентство по образованию,
Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования "Пензенский гос. ун-т".
Пенза, 2008.
11. Роганов В.Р., Роганова Э.В. Тренажер наводчиков-операторов установок
пуска ракет: патент на изобретение RUS 2334935 16.10.2006
12. Бабич А.М., Роганов В.Р. Использование монокулярной системы
технического зрения при оценке расстояния до препятствий: Вопросы
радиоэлектроники. 2008. Т. 2. № 5. С. 107-111.
13. Роганов В.Р. Система объёмного телевидения патент на изобретение
RUS 2146856 30.12.1997
14. Роганов В.Р. Организация визуальных баз данных и управление
компьютерными генераторами изображений имитаторов визуальной обстановки
тренажеров: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук / Пенза, 1995
15. Роганов В.Р., Роганова Э.В. Аудиторная доска: патент на полезную модель
RUS 72174 12.03.2007
16. Роганов В.Р., Семочкина И.Ю., Жашкова Т.В. Теоретические аспекты
формирования обновляемой когнитивной модели внешнего пространства,
окружающего кабину авиационного тренажёра транспортного средства: Труды
международного симпозиума Надежность и качество. 2015. Т. 1. С. 190-192.
17. Роганов В.Р., Семочкина И.Ю., Жашкова Т.В. Системы моделирования
трёхмерных визуально наблюдаемых моделей: Труды международного симпозиума
Надежность и качество. 2015. Т. 1. С. 192-196.
18. Мурашкина Е.Н., Михеев М.Ю. Применение UML-моделирования для
управления структурной динамикой сложных технических систем нейросетевой
идентификации сигналов сложной формы: Труды международного симпозиума
Надежность и качество. 2014. Т. 1. С. 244-247.
19. Михеев М.Ю. Развитие теории непрерывно-дискретных преобразователей и
ее применение для совершенствования средств измерений: Диссертация на соискание
ученой степени доктора технических наук / Пенза, 2001
20. Михеев М.Ю., Щербань А.Б. Ситуационно-структурный подход к анализу
информационных объектов: Известия высших учебных заведений. Поволжский регион.
2006. № 6. С. 128.
21. Михеев М.Ю., Юрманов В.А., Куц А.В. Совершенствование алгоритмов и
структур интегрирующих аналого-цифровых преобразователей: Известия высших
учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2009. № 1. С. 86-99.
22. Михеев М.Ю., Щербань А.Б. Ситуационно-структурный подход к анализу
информационных объектов: Известия высших учебных заведений. Поволжский регион.
Технические науки. 2006. № 6. С. 128.
23. Филиппенко В.О., Сёмочкин А.В., Асмолова Е.А., Михеев А.М. Увеличение
числа обрабатываемых примитивов за счёт сегментирования моделируемого района:
Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2015. Т. 1. С. 196-198.
24. Серёдкин А.Н., Виноградова Г.Л., Филиппенко В.О. Модель и методика
параметризации при автоматизированномпроектировании изделий со сложной формой:
Инженерный вестник Дона. 2014. Т. 30. № 3. С. 85.
25. Серёдкин А.Н., Виноградова Г.Л., Филиппенко В.О. Алгоритм
автоматизированного проектирования объектов сложной геометрической формы:
Фундаментальные исследования. 2014. № 11-6. С. 1267-1270.
26. Yurkov N.K., Gudkov K.V., Mikheev M.Yu., Yurmanov V.A. Systems of coriolis
flowmeters in the field: Measurement Techniques. 2012. Т. 55. № 6. С. 132.
27. Дмитриенко А.Г., Михеев М.Ю., Жашкова Т.В. Обобщенная процедура
структурно-параметрического синтеза информационных моделей сложных систем: XXI
век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2012. № 4. С. 143.