Розділ 1. Аналіз літературних джерел. Основна мета використання БПЛА у військових цілях – отримання зображень території із заданими характеристиками

Основна мета використання БПЛА у військових цілях – отримання зображень території із заданими характеристиками, нанесення ударів по наземних і повітряних цілях, ведення радіоелектронної боротьби (РЕБ), але в своїй роботі я розгляну більш детально аерознімання. Нам добре відомо [1], що аерознімання як вид ДЗЗ – економічно і технологічно виправданий спосіб збору просторової інформації, основа для створення топографічних планів і карт, створення тривимірних моделей рельєфу і місцевості. Аерознімання вже протягом століття є ефективним інструментом для виконання пошукових робіт у галузі геодезії, геолого-геофізичних розвідок, у військовій сфері та проведення різного виду моніторингів. У наш час стрімко зростає застосування у аерозніманні БПЛА. Це зумовлено багатьма причинами і передусім собівартістю аерознімання, яка на декілька порядків менша від застосування пілотованих літаків, але в більшості наукових статей потрібно було б більш детально висвітлювати, як саме можна економити на використанні БПЛА. Під час аналізу літературних джерел я не знайшов жодної статті, де це детально описано, а лише всім відома фраза «економічно вигідно» Крім високої економічної ефективності, БПЛА мають додаткові переваги над традиційним аерозніманням і космічним зніманням. В статті 1 говориться, що спектр застосувань БПЛА безперервно розширюється і можна очікувати, що ця тенденція збережеться і в майбутньому. Для прикладу, можна виділити такі сфери застосування БПЛА:

– дистанційне зондування землі, цифрове 2D і 3D-картографування;

– моніторинг небезпечних для людини об’єктів (зона відчуження навколо ЧАЕС, пожежі лісових масивів, шкідливих виробництв, складів зброї тощо);

– моніторинг магістральних трубопроводів з метою запобігання несанкціонованому відбору продуктів, а також витоків, розривів тощо;

– контроль за державним кордоном України;

– інформаційне забезпечення операцій МНС в зоні екологічних і техногенних катастроф (наприклад, зона ЧАЕС, пожежі на шкідливих виробництвах тощо);

– інформаційне забезпечення Державної прикордонної служби з охорони морської економічної зони України від браконьєрського вилову риби;

– пошукові та рятувальні роботи;

– ретрансляція сигналів;

– хімічна і біологічна обробка лінійних і площинних об’єктів у сільському господарстві;

– метеорозвідка;

– інвентаризація земель населених пунктів і сільськогосподарських угідь;

– контроль за станом лісових масивів, сільськогосподарських посівів, стеження за якістю і своєчасністю проведення різних заходів на цих територіях.

Однак в цих пунктах мало згадується про використання БПЛА у військових цілях.

Зокрема, можна відзначити можливості [2]:

– проводити низьковисотне знімання для одержання чіткого зображення місцевості;

– знімати під кутом до горизонту (перспективне знімання), що неможливо здійснити у випадку космічного знімання і доволі складно реалізувати в умовах традиційного аерознімання;

– створення панорамних знімків (супутникове і традиційне аерознімання не дають такої можливості);

– детального знімання невеликих об’єктів (площинних і лінійних територій промислових забудов, ліній електропередач, транспортної інфраструктури, територій затоплень, гірських видобувань і відвалів тощо), а також для картографування та складання кадастрових планів міських і сільських населених пунктів;

– мобільного й оперативного знімання території, зокрема, в зонах надзвичайних подій в режимі реального часу відслідковувати ситуацію: весь цикл, від виїзду на об’єкт знімання до отримання результатів, може займати кілька годин;

– оминути складну підготовчу та організаційну процедуру польотів.

Але для якісного виконання цих завдань необхідно ще відпрацювати технологічні задачі застосування БПЛА в аерозніманні, так як в Україні практичних досліджень по вищевказаних пунктах дуже мало.

Стимулом до розвитку безпілотної авіації у всьому світі послужило успішне і широке використання БПЛА арміями США та Ізраїлю в ході вій- ськових операцій (Перська затока, Югославія, Близький Схід, арабо-ізраїльської війни). При цьому БПЛА зарекомендували себе як ефективний засіб розвідки, супроводу бою, в якості помилкових мішеней для виявлення зенітних установок противника, доставки вантажів, для виконання інших бойових завдань. На сьогоднішній день за даними UVS International (провідної міжнародної асоціації безпілотних систем www.uvs-international.org) БПЛА виробляють в 52 країнах світу. Десятки великих підприємств і малих фірм конкурують на цьому ринку. Не дивлячись на те, що запити військових відомств на БПЛА великі й різноманітні, далеко не всі виробники можуть сподіватися на отримання оборонних замовлень. В результаті багато компаній мають розробки в області БПЛА, схильні звертати увагу на перспективи застосування БПЛА в цивільній і комерційній сферах. В свою чергу, зацікавлені державні відомства і спецслужби, функції яких пов'язані з охороною, контролем та моніторингом об'єктів, ліквідацією надзвичайних ситуацій; підприємства ПЕК, а також фірми, бізнес яких пов'язаний з отриманням просторових даних, також проявляють зустрічний інтерес до БПЛА. [3].

Безпілотні авіаційні комплекси [4] з кожним роком займають все більше місця як у військовій, так і цивільній сфері. Створенням дослідних зразків безпілотної авіаційної техніки в Україні займається цілий ряд структур: “Юавіа” м. Київ; державне підприємство Міністерства оборони України “Чугуївський авіаремонтний завод”; конструкторське бюро “Зліт” м. Харків; міжгалузевий науково-дослідницький інститут проблем фізичного моделювання м. Харків; “Укртехно-Атом” м. Київ; Державний аерокосмічний університет ім. Н.Е. Жуковського; науково-дослідні центри при технічних вузах та окремі творчі колективи.

Проте діяльність розробників безпілотних літальних апаратів в Україні носить більш комерційний характер. Розробники пропонують БПЛА як для потреб цивільного споживача послуг, так і для структур, що займаються забезпеченням національної безпеки держави [5,6]. Але на сьогоднішній день несформовані послуги, що можуть надаватися безпілотними авіаційними комплексами, незатверджені стандарти, відповідно яким вони повинні створюватись.

Від самого початку активних воєнних дій на Сході України [7] армія відчувала брак як звичайної, так і високо-технологічної техніки, передусім БПЛА. Перші вітчизняні безпілотники з’явились у зоні АТО лише наприкінці серпня – на початку вересня 2014 р. Спочатку вони надійшли від Фонду обо- рони України, а потім від волинських волонтерів. І вже допомагають українській армії, хоча в цій справі потрібно більше системності. За часів СРСР розробкою БПЛА вже займалися на заводі «Антонов», і вони готові відновити таке виробництво, але на даний момент зацікавленість проявляють лише волонтерські рухи, які в основному і забезпечують бійців БПЛА.

Оскільки Збройні Сили України перебувають на етапі реформування, а українські військові підрозділи виконують завдання в ході АТО на Сході України і у складі миротворчих сил у багатьох регіонах світу, стає зрозумілим, що досвід застосування БПЛА у воєнних конфліктах набуває для України особливого значення, однак розробники не зацікавлені в виготовлені БПЛА для військових цілей, оскільки, як згадувалось раніше, виробники не мають затверджених стандартів і їм це невигідно, оскільки ЗСУ через корумпованість не зможуть бути повноцінними замовниками і їм буде важко конкурувати з закордонними фірмами. В статті варто було відзначити, що багато вітчизняних виробників реалізовують свої БПЛА для потреб військових, але GPS-приймачі, які влаштовані в літальні апарати не дають потрібної точності, що не один раз призводило до летальних випадків. Актуальність вивчення й аналізу досвіду застосування БПЛА провідними країнами світу у локальних війнах та збройних конфліктах обумовлена, крім того, планами Міністерства оборони України щодо вибору та прийняття на озброєння нових сучасних безпілотних авіаційних комплексів. За відсутності власного бойового досвіду застосування БПЛА тільки ретельне вивчення іноземного досвіду дозволить без помилок сформувати концепцію розвитку та застосування безпілотної авіації в Україні.

Аналіз розвитку засобів повітряного-космічного нападу іноземних держав показав, що більшість країн роблять ставку на розвиток так званої “високоточної зброї” [8]. Свідченням темпів росту високоточної зброї є висновок американських експертів про те, що у 1991 році 7% зброї можна було віднести до категорії високоточної, зараз доля високоточного озброєння склала близько 95% від загальної кількості.

Крім розробки новітнього озброєння розробляються нові способи його застосування. Зокрема розроблено концепції придушення та знищення ППО випробування яких здійснювалося силами НАТО в останніх локальних конфліктах.

Так, приклад Іраку показав, що протягом перших 24 годин по позиціях РЛС ППО було застосовано понад 500 ПРР HARM. На шостий день війни іракські ЗРК ЗА і РЛС дальнього виявлення були подавлені на 95% [9]. Аналіз Югославського конфлікту показав, що максимальна інтенсивність дій ОВПС НАТО, досягала 1000 літако-вильотів, 800 з яких – бойові. Під час проведення антитерористичної операції в Афганістані “Непохитна сила” основні зусилля сил коаліції були зосередженні на ураженні сил ППО, управління та зв’язку. Спостерігалося зниження інтенсивності повітряних операцій порівняно з Балканами. Військові дії, що проводяться у Пакистані характеризується використанням безпілотних літальних апаратів в якості основних засобів ураження наземних цілей. Причому цілями є не тільки засоби ППО, промислові об’єкти, інфраструктура, а і окремі військовослужбовці. Так по даним інформаційного агентства CNN в результаті ракетного удару за допомогою американського безпілотного літака 22 листопада 2010 року було вбито четверо військових. Це вже 96-й випадок в цьому році, порівняно з 52-ма випадками за 2009 рік. Лише в листопаді 2010 року було нанесено 20 повітряних ударів за допомогою безпілотних літаків, та вбито близько 53 осіб. Практика використання ракетного удару по окремим військовим не нова. 21 квітня 1996 року президент Чечні Джохар Дудаєв був убитий в горах недалеко від села Гехи-Чу Урус - Мартановського району. В його автомобіль попала керована ракета з російського штурмовика Су-24. Координати наведення ракет вираховувалися по сигналу супутникового телефону “Инмарсат” за допомогою спеціального прибору, розробка якого коштувала 600 тисяч доларів США. Знищення політичних та релігійних лідерів за допомогою авіації продовжується і зараз. Так за даними інформаційного агентства CNN в результаті ракетного удару за допомогою американського безпілотного літака 14 січня 2010 року була вражена релігійна школа в Північному Вазірістані де знаходився лідер пакистанського Талібан Баітулла Мехсуд. Таж участь спіткала брата лідера пакистанського Талібан Хекимулла Мехсуда його знайшли мертвим в будівлі району Hyder Khel Північного Вазірістана, по якій 1 листопада 2010 року був нанесений повітряний удар безпілотним літаком. Відомий американський фахівець в галузі авіації Джон Варден, який був, по суті, “архітектором” першої масованої повітряної війни нового типу під час військової кампанії проти Іраку в 1991 році, вважає, що до 2025 року близько 90 % бойових літаків будуть безпілотними, і лише 10 % пілотованими, знаходитимуться в резерві для виконання найважливіших задач [10].

Для завоювання переваги в повітрі вже класичним прийомом є нанесення удару по системі ППО. З розвитком високоточної зброї повітряні удари перестають носити масовий характер, а набувають рис поодинокого, але точного удару, цілями якого є знищення окремих споруд, зразків техніки, політичних лідерів та окремих військових з мінімальною супутньою шкодою для оточуючих. Що в свою чергу висуває вимоги до підвищення точності та здешевлення засобів повітряного нападу.

В статтях [8,9,10] дуже багато уваги приділяється БПЛА, як засобам боротьби з комплексами ППО, ураження інших наземних цілей тощо, але фактично не написано жодного слова про БПЛА, як засоби сучасної розвідки, чи про те, що їх можна використовувати картографування, з подальшим створенням великомасштабних карт та планів, дуже необхідних під час військових дій. Так як безпілотний авіаційний комплекс здатен [11]: – проводити цифрове картографічне фотографування місцевості; в любому військовому конфлікті (мінімілізація втрат серед особового складу) – фото-, відео реєстрацію з невеликих висот подій та об’єктів на місцевості; – виявляти наявності й характеру інженерного обладнання місцевості, райони руйнувань. Основною перевагою застосування БПЛА є те, що він може застосуватися в ситуаціях без ризику для життя та здоров’я пілотів, що є дуже важливим. При великій кількості переваг безпілотної зйомки, особливості даних, що отримуються, мають деякі проблемні питання: низька якість зображень при поганих погодних умовах; невелика точність даних GPS; похибки пов’язані з нестабільністю польоту. Все це вимагає додаткової обробки, яка дозволить зменшити вплив даних недоліків та отримувати якісний вихідний результат. Необхідність переробки великих масивів інформації призводить до її можливого старіння або навіть втрати частини важливої інформації [12]. Крім цього, великий обсяг інформації, що підлягає обробці, перевантажує канал зв’язку “борт–земля” та знижує загальну ефективність використання БПЛА. У загальному плані для БПЛА характерно те, що ефективність функціонування системи обробки інформації та управління (СОІУ) тісно пов’язана з продуктивністю обробки інформації в реальному часі. Обробка СОІУ візуальної інформації на борту БПЛА також пов’язана з низкою додаткових вимог до системи обробки інформації. Необхідність дотримання габаритно-вагових вимог до СОІУ БПЛА вступає в протиріччя з необхідністю обробляти і передавати в реальному часі великі обсяги інформації. Цифрову обробку фотозображень апаратурою безпілотного літального апарату, що здійснює моніторинг місцевості, можна поділити на такі етапи (Рис. 1): – реєстрація зображення та його вимірювання; – стиснення зображення та кодування; – передача зображення по каналу зв’язку; – декодування та корекція зображення у випадку необхідності (фільтрація); – дешифрування зображення (виділення ознак об’єктів моніторингу).

Рис. 1. Етапи обробки фотозображень об’єктів моніторингу

Автор говорить, що такі етапи, як реєстрація зображення та його вимірювання, стиснення та кодування, передача по каналу зв’язку, можна умовно назвати етапами попередньої обробки. Етап декодування, фільтрація, дешифрування зображення (виділення ознак об’єктів моніторингу) відповідно етапом заключної обробки. І загалом в статті наведено методику вибору характеристик оптичної системи, обґрунтовано вимоги до процесу обробки цифрових фотозображень та розглянута можливість використання БПЛА для здійснення моніторингу місцевості. Розглянуті особливості та запропоновані рекомендації щодо процесу обробки цифрових фотозображень апаратурою БПЛА, розглянуто перспективи розвитку напряму. В подальшому доцільно здійснити розробку методу стиснення (кодування) цифрових фотозображень та передачі їх на наземний пункт управління для подальшої обробки.

Інформація свідчить [13] про увагу відповідних фахівців до удосконалення парашутних систем (ПС), зокрема, визначення типів ПС, визначення розмірів ПС та забезпечення безпечного приземлення БПЛА при застосуванні парашутних систем після розкриття парашута. Парашут – це пристрій для гальмування і переміщення у вертикальній площині з безпечною швидкістю об'єкта, що знижується. Виготовляються такі вироби з тканин, ламінатів, стрічок і шнурів, які за міцністю наближені до металів, але істотно легші за традиційні конструкційні матеріали з еластичних текстиль- них матеріалів. Всі елементи конструкції парашута працюють тільки на розтягування. Саме тому завдання розкриття парашутів (а отже, і завдання розгортання інших м'яко оболонкових конструкцій) до цього часу вирішуються напівемпіричними методами. Це видно з аналізу розрахункових методів, що застосовуються в інженерній практиці парашутобудування. М’яко оболонкові конструкції є перспективним типом технічних виробів, які знаходять нове широке застосування в інженерній практиці, що активно розвивається. Комплекс, що складається з одного або декількох парашутів (витяжного, гальмівного основного) і комплекту пристроїв, необхідних для його функціонування (чохла, ранця, ланок тощо), утворює парашутну систему (ПС). Інші динамічні завдання парашутобудування, зокрема коливальні режими, дія на м'яко оболонкову конструкцію аеродинамічних сил також являють значні складнощі в традиційній постановці.

Особливу увагу варто привернути до статей [14,15,16,17]. Автори зазначають, що аналіз підготовки і ведення сучасних локальних війн свідчить про постійне збільшення ролі видової розвідки, при цьому її активне проведення починається задовго до фази бойових дій, ще на стадії назрівання конфлікту і не зменшується до повного його завершення [14–16]. Досвід ведення озброєної боротьби дає можливість не тільки зробити висновки про результати випробувань нового вигляду озброєння, але і намітити подальші шляхи їх модернізації і роз витку, підвищення ефективності способів їх застосування. Перемога в озброєній боротьбі в сучасних умовах можлива тільки при високому рівні розуміння намірів і дій супротивника, і може бути досягнута тільки при оснащенні військ високоефективними засобами розвідки, їх умілому і комплексному застосуванні. Підвищення оперативності виявлення об'єктів можливо досягти за рахунок застосування програмно-апаратного комплексу автоматичного розпізнавання зображень в режимі реального часу.

Основною і невід'ємною складовою видової розвідки є повітряна розвідка, в якій провідну роль грають безпілотні літальні апарати (БПЛА), які оснащені оптико-електронними засобами (ОЕЗ) спостереження з використанням фотографічної, інфрачервоної, лазерної і телевізійної апаратури. Не дивлячись на залежність ОЕЗ від метеорологічних умов вони є найбільш ефективними засобами розвідки внаслідок того, що супротивник при відносно невеликих витратах може повністю протидіяти радіоелектронній розвідці [15]. Використання фотоапаратури дає можливість отримати як найповніші і достовірніші дані про супротивника. Зображення, отримані фотоапаратурою, мають високе розрізнення і відображають об'єкти з лінійними розмірами до 0.15 м. Таке розрізнення дозволяє фіксувати складні об'єкти, виявляти в них різні зміни і з високою достовірністю розпізнавати множину малорозмірних об'єктів на зображенні. Застосування інфрачервоної (ІК) апаратури дає можливість виявляти об'єкти по їх теплових контрастах з місцевістю. ОЕЗ перетворять невидиме інфрачервоне випромінювання в електричні сигнали. Зо- браження, отримані за допомогою ІК апаратура, мають вид звичайних фотознімків, але по суті являють собою графічне зображення теплового випромінювання спостережуваних об'єктів. На них відображаються штучні споруди і різноманітні об'єкти, замасковані від оптичного спостереження і навіть частково заховані під землею за рахунок їх поверхневих ефектів. З допомогою ІК апаратури можливо вести спостереження в нічних умовах без штучного освітлення цілей. Проте ІК апаратурі властивий такий недолік, як загасання і розсіювання в атмосфері ІК хвиль під дією водяної пари повітря і вуглекислого газу. Лазерна апаратура, встановлена на БПЛА, є ОЕЗ, в основі роботи якої лежить підсвічування місцевості променем лазера у видимому діапазоні спектру електромагнітних хвиль (0,4 – 0,75 мкм) і використання відображеного від земної поверхні випромінювання для формування зображення. Недоліками лазерної апаратури є обмеження по висоті ведення спостереження у зв'язку з обмеженим розповсюдженням лазерного променя крізь атмосферу і вплив турбулентності атмосфери на інтенсивність направ- леного і відображеного променя. На сучасному етапі розвитку ОЕЗ, встановле- них на БПЛА, найбільш широке застосування отри- мала телевізійна апаратура, що представляє сукупність оптичних, електронних і радіотехнічних пристроїв, призначена для збору і передачі зображень на наземні стаціонарні або рухомі пункти прийому і обробки інформації в режимі реального часу. Телевізійне зображення характеризується параметрами, аналогічними фотографічному зображенню, і має такі ж властивості. Роль ОЕЗ розвідки, встановлених на БПЛА, з використанням телевізійної апаратури стрімко зростає у зв'язку з високою динамічністю бойових дій і швидкою зміною обстановки [1]. Активний розвиток БПЛА обумовлений поряд причин. Перш за все, це відсутність екіпажу, відносно невелика вартість БПЛА, малі витрати на їх експлуатацію, можливість виконувати маневри з пере- вантаженням, що перевищує фізичні можливості людини, велика тривалість і дальність польоту через відсутність чинника втоми екіпажу і інші переваги в порівнянні з пілотованою авіацією. Можна виділити наступні основні існуючі і перспективні завдання для БПЛА, класифіковані за призначенням [17].

1. Розвідувальні завдання:

– розвідка наземних цілей;

– розвідка повітряних цілей і, як різновид, розвідка балістичних цілей, при застосуванні у складі систем протиракетної оборони;

– розвідка морських цілей;

– розвідка місцевості;

– радіаційна, хімічна і біологічна розвідка;

– розвідка погоди (метеорозвідка);

– радіо- і радіотехнічна розвідка.

2. Вогневі (ударні) завдання:

– завдання ударів по наземних цілях;

– завдання ударів по морських цілях;

– поразка елементів систем протиповітряної оборони (в першу чергу станцій радіолокацій);

– боротьба з повітряними цілями;

– знищення боєголовок балістичних ракет при застосуванні у складі систем протиракетної оборони.

3. Забезпечуючи завдання:

– постановка перешкод радіо- і радіотехнічним засобам супротивника, виконання інших завдань радіоелектронної боротьби;

– управління вогнем і цілевказівка наземним, повітряним і морським вогневим засобам;

– оцінка результатів завданих по супротивникові ударів;

– ретрансляція повідомлень і даних;

– транспортні завдання.

За організаційними і технічними ознаками можна провести наступну класифікацію БПЛА:

– по масштабах застосування (стратегічні, тактичні, оперативні);

– по приналежності (по родах військ, по силових структурах);

– по габаритно-вагових характеристиках;

– по можливості повторного застосування;

– по аеродинамічній схемі (літакового і вертолітного типу);

– за способом старту та посадки;

– за способом управління (керовані оператором по каналах управління, керовані автоматично, з комбінованою системою управління);

– по вигляду вживаної розвідувальної апаратури (фото і відео розвідки, розвідки радіолокації, радіо- і радіотехнічної розвідки, РХБ розвідки);

– за часом отримання зібраної інформації (у масштабі реального часу, періодично в ході сеансів зв'язку, після посадки);

– по вигляду базування пускової установки (наземні, повітряні, морські);

– по висоті застосування;

– по дальності дії;

– за тривалістю польоту. Для вирішення розвідувальних завдань в режимі реального часу ефективно використовувати програмно-апаратні засоби автоматичного розпізнавання зображень об'єктів, встановлені на борту БПЛА [18]. У зв'язку з цим пропонується метод заснований на побудові сукупності структурно-лінгвістичних концептів контурних зображень об'єктів, отриманих під різними кутами зйомки. Даний метод розпізнавання складається з на- ступних етапів:

– визначення в контурі зображення різнорідних структурних точок, що характеризують розвиток структури в цілому;

– виділення структурних критичних точок максимальної опуклості і максимальної угнутості структури, які визначають формування базових підструктур;

– побудова по критичних точках нової структури контурного зображення об'єкту, що розпізнається, яка складається з базових підструктур;

– здійснення нормалізації побудованої структури;

– побудова структурного концепту;

– визначення класу розпізнавання об'єкту за ознаками розпізнавання, незалежними від афінних перетворень і від різних структурних деформацій. Також автор наводить формули для обчислення даного методу, який після багатьох досліджень виявився досить ефективним.

Цифрова обробка зображень отриманих з БПЛА набуває особливого поширення. Різноманітність методів і алгоритмів пов’язана з широким колом проблем, які виникають під час обробки та передачі цифрових даних в апаратурі БПЛА, а особливо проблеми обробки в реальному масштабі часу. На підставі проведеного аналізу тенденцій розвитку використання МПВ та алгоритмів цифрової обробки для отримання інформації з БПЛА та напрямків їх подальшого розвитку [19–23], можливо зробити висновок, що на сьогодні є актуальним завданням проведення аналізу та встановлення особливостей функціонування і застосування алгоритмів цифрової обробки апаратурою БПЛА.

У публікації [23] пропонується розрізняти обробку зображень, призначених для зорового сприйняття та обробку в пристроях автоматичного аналізу. В останньому випадку на перший план виходять задачі виділення ознак, формування даних про кількісні характеристики. Обробка зображення, що здійснюється з метою покращання зорового сприйняття [24], показана на рисунку 2.

Рис. 2. Класифікація технічних засобів обробки зображень

Головна задача обробки в цьому випадку у підвищенні його якості, яка оцінюється візуально. Обробка зображення містить етап попередньої (первинної обробки), яка проводиться:

– в координатній чи частотній областях;

– з врахуванням або без врахування змісту зображення;

– з використанням лінійних або нелінійних алгоритмів обробки;

– з використанням по елементних (діють в межах елемента зображення), локальних (в межах окремих вікон у площині зображення) або глобальних операторів (в межах всього зображення). Обробка зображення завершується виділенням тих ознак, які несуть найбільше інформативне навантаження. В процесі обробки зображення здійснюється, по суті, семантичний його аналіз. Дуже ефективні операції з використанням пам’яті, при цьому можливі такі операції:

– корекція геометричних спотворень;

– перетворення системи координат (ортогональна, полярна та ін.);

– масштабування зображення;

– відео інтерполяція та ін. Попередня обробка зображення, як етап процедури поліпшення зображення, є надзвичайно важливою та містить великий набір елементарних алгоритмів. Найбільш поширеними з них є:

– нелінійні перетворення сигналів зображення з метою узгодження амплітудних характеристик окремих пристроїв;

– корекція сигналу по полю зображення (для вирівнювання неоднорідностей, викликаних дефектами освітлення і чутливістю перетворювача зображення);

– операція згортки в просторовій області з локальними операторами вікон (операторами згладжування, усереднювання та ін.);

– фільтрація в просторово-частотній області;

– інтерполяція в полі зображення;

– часове підсумовування зображень;

– сегментація зображення та ін.

Аналіз численних джерел дозволяє виділити найчастіше використовувані процедури обробки: операцію згортки в просторовій області; фільтрацію в просторово-частотній області; шейдинг корекцію (вирівнювання яскравості по полю зображення); нелінійне амплітудне перетворення сигналу зображення; операцію зіставлення з порогом; бінаризацію зображення; рангову фільтрацію; локальні процедури усереднювання; градієнтні перетворення; інтерполяцію зображень у просторовій області; інверсію зображення; аналіз логічних зв’язків у зображенні; підсумовування і віднімання зображень; пошук екстремумів у зображенні. У окрему групу можна виділити геометричні перетворення зображень: масштабні перетворення (збільшення, зменшення), обертання. Процедури функціональних перетворень: Фур’є-перетворення; косинусне; синусне; перетворення Адамара та ін. Викладені вище особливості обробки в основному стосуються статичних зображень.

До відкритих стандартів НАТО, що регламентують передачу даних з безпілотних авіаційних платформ, належить й стандарт STANAG 4607 / AEDP-7 [21, 22]. В ньому визначено зміст і формат даних, одержуваних з радарів виявлення рухомих цілей на земній поверхні (GMTI-Ground Moving Target Indicator). Залежно від пропускної здатності каналів зв’язку, описаний в стандарті формат GMTI, дозволяє передати тільки інформацію про рухомі цілі або ще й супутні радіолокаційні зображення з високою роздільною здатністю (рис. 3).

Рис. 3. Можливі варіанти передачі даних про об’єкти моніторингу

У подальшому доцільно здійснити обґрунтування вимог до процесу обробки цифрових відео зображень, отриманих з безпілотного літального апарата, оскільки в статтях [19-23], вони не описуються.

Актуальним завданням залишається пошук нових шляхів покращення безпечності БПЛА під час аварійної ситуації, зокрема, за рахунок удосконалення існуючих способів застосування ПС, визначення розмірів та застосування сучасних матеріалів ПС. Застосування сучасних матеріалів у виготовленні ПС дозволить збільшити корисне навантаження, зменшити масо габаритні розміри парашутних систем (парашутів) для використання на БПЛА. Крім того, автори не вказали те, що використання ПС для БПЛА, які використовують в зоні конфлікту є не дуже актуальним. Це можна пояснити тим, що апарат, який буде робити приземлення за допомогою парашута, може привернути увагу противника, який в свою чергу може збити БПЛА і водночас розсекретити місце дислокації військових, тому перевага надається апаратам з електронною системою живлення.

Враховуючи теперішній конфлікт на Сході держави, українським військовим слід переймати досвід в закордонних партнерів, в яких галузь безпілотної авіації розвинута на дуже високому рівні. На мою думку, варто перейняти досвід в США, оскільки останнім часом президент Барак Обама підписав договір про постачання озброєння в Україну і наші військові давно обмінюються досвідом з заокеанськими колегами.

Останніми роками в США використання терміну «безпілотні літальні апарати» (UAV фактично замінено терміном «безпілотні авіаційні системи (БПАС)» UAS [25]. Першими цей термін стали застосовувати військові з подальшим його поширенням на цивільну галузь, щоб звернути увагу на ці транспортні засоби (літальні апарати) – фактично ускладнені системи, керовані людиною–оператором. Усі польоти в системі повітряного простору США регулюються або в разі військового використання координуються FAA згідно з чинним законодавством. Федеральне управління цивільної авіації США регулює політ, використовуючи нор- ми публічного права США згідно з Кодексом федеральних правил, розділ 14 – аеронавтика та дослідження космічного простору Головним документом, який оприлюднює політику FAA щодо регулювання застосування БПЛА, є AFS-400 UAS Policy 05-01 (Основні принципи експлуатації безпілотних авіаційних комплексів 05-01) [26]. Документ є зведенням тимчасово діючих директив, за якими визначається дозвіл на застосування БПАС та виконання польотів у повітряному просторі США. Персонал військово-повітряних сил користується основними директивами під час розгляду кожної заявки на сертифікат льотної придатності БПЛА. У зв’язку зі швидким розвитком технологій безпілотних авіаційних комплексів ця система правил підлягає постійному перегляду та оновленню.

Після заяви Міністерства національної безпеки США, що діяльність безпілотних авіаційних комплексів є частиною національної безпеки, FAA може затверджувати заявки на сертифікат льотної придатності, якщо вони не суперечать нормативам. Норми національної безпеки встановлюють вимоги щодо рівня потенційного ризику. Заявник на отримання сертифіката льотної придатності повинен повідомити про врахування всіх можливих ризиків, пов’язаних із діяльністю БПАС. Федеральне управління цивільної авіації занепокоєне тим, що БПЛА не розпізнаються радіолокаційними станціями. Військово-повітряні сили мають намір приймати заявки на отримання сертифіката льотної придатності, які підтримуються системою дослідження безпеки, в разі позитивних результатів щодо неможливості зіткнення з іншими літальними апаратами. Система дослідження безпеки повинна включати:

– аналіз ризику;

– оцінку ризику;

– документальне підтвердження безпеки польоту.

Зробивши аналіз статей [25, 26], можна зробити висновок, що система розвитку БПАС в США є прикладом для наслідування як і в цивільному світі, так і в питаннях захисту суверенітету держави.

Розділ 2. Розробка технологічної схеми особливостей застосування БПЛА для військових цілей (аерознімання)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: