Проект: «Создание научно-технического задела в области построения универсальной роботизированной платформы базирования беспилотных летательных аппаратов мультироторной и гибридной аэродинамических схем для регулярного автоматического беспилотного мониторинга объектов и территорий в удаленных и труднодоступных районах».

Основание для реализации проекта: Соглашение 075-15-2019-1360 от «18» июня 2019 года между ФГБОУ ВО «ТГУ имени Г.Р. Державина» и Министерством науки и высшего образования России, внутренний номер соглашения в Минобрнауки РФ: 14.577.21.0284.

Приоритетное направление: Транспортные и космические системы (ТС).

Критическая технология: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем.

Период выполнения: 31.05.2018 - 31.12.2020.

Плановое финансирование проекта: 150.00 млн. руб., в том числе:

• бюджетные средства 120.00 млн. руб.
• внебюджетные средства 30.00 млн. руб.

Получатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р.Державина".

Индустриальный партнер: Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии машиностроения".

Руководитель: Рыбаков Дмитрий Владимирович, директор Технопарка «Державинский».

Научный руководитель: Пасечников Иван Иванович, руководитель КБ «Телекоммуникационные системы».

Руководитель компании – Индустриального партнёра проекта: Мыльников Алексей Владимирович, генеральный директор ООО «СТМ», г. Ижевск.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, БЛА, робототехника, автоматическое обслуживание, автономное функционирование, многократный автоматический взлет и посадка, роботизированные манипуляторы, автоматическая зарядка, техническое зрение, распознавание изображений, искусственный интеллект, нейронные сети, посадочная платформа, автономное выполнение миссий, мониторинг, сетевая инфраструктура, слежение, захват

Миссия проекта 14.577.21.0284

исключить человеческий фактор из процессов эксплуатации, управления и регламентного технического обслуживания малых беспилотных авиационных систем вертикального взлёта и посадки, применяемых для мониторинга объектов и территорий и, в перспективе – в решении логистических и агротехнологических задач.

Цели проекта 14.577.21.0284:

1. Разработать, изготовить и испытать не позднее IV квартала 2020 года экспериментальный образец - прототип универсальной роботизированной платформы (УРП), обеспечивающей базирование, взлет, посадку и техническое обслуживание малых беспилотных летательных аппаратов вертикального взлёта и посадки (МБЛА ВВП) мультироторной и гибридной аэродинамических схем для последующего использования при создании автоматических сетей регулярного беспилотного мониторинга объектов и территорий удаленных и труднодоступных районов в интересах различных отраслей экономики, органов государственной власти, спасательных и специальных служб РФ.

2. Создать в течение 2020 – 2021 г.г. комплекс технологий и оборудования, обеспечивающих построение и последующее масштабирование автоматических, полностью автономных сетей регулярного беспилотного авиационного мониторинга объектов и территорий, в том числе удалённых и труднодоступных, без участия человека – оператора в процессе мониторинга, и обеспечить широкое внедрение созданных технологий в коммерческую эксплуатацию в 2021 - 2023 годах.

Основные результаты проекта на 06.05.2020 г.

1. В результате I этапа проекта, выполнявшегося в 2018 году, Получателем, Индустриальным партнёром и привлечёнными к выполнению работ соисполнителями:

1.1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы по проблемам и тенденциям развития беспилотного авиационного мониторинга объектов и территорий.

1.2. Выполнены патентные исследования и подготовлен отчет о патентном исследовании в соответствии с требованиями ГОСТ Р 15.011-96.

1.3. Произведен и обоснован выбор основных направлений исследований и разработок.

1.4. Разработан способ удержания малых беспилотных летательных аппаратов (МБЛА) на универсальной роботизированной платформе (УРП).

1.5. Разработан метод интеллектуального управления взлетом МБЛА с УРП.

1.6. Разработан метод интеллектуального управления посадкой МБЛА на УРП.

1.7. Разработан метод интеллектуальной диагностики технического состояния МБЛА, базирующегося на УРП

1.8. Разработан алгоритм осуществления взлета МБЛА с УРП

1.9. Разработан алгоритм осуществления посадки МБЛА на УРП

1.10. Разработан алгоритм послеполетного обслуживания МБЛА, базирующегося на УРП

1.11. Разработан алгоритм диагностики технического состояния МБЛА, базирующегося на УРП

1.12. Разработан алгоритм предполетного обслуживания МБЛА, базирующегося на УРП

1.13. Разработан алгоритм управления сменой функциональных режимов УРП

1.14. Разработан алгоритм управления сменой режимов самодиагностики УРП

1.15. Разработаны алгоритмы и интерфейсы информационного обмена УРП с базирующимся на ней МБЛА

1.16. Разработаны алгоритмы и интерфейсы информационного обмена УРП с внешними потребителями.

2. В ходе выполнения II этапа проекта в 2019 году, Получателем, Индустриальным партнёром и привлечёнными к выполнению работ соисполнителями:

А) в течение периода с 01.01.2019 по 31.12.2019 Индустриальным партнёром, за счет собственных средств из внебюджетных источников:

2.1. Разработаны функциональные и конструктивные требования к системам УРП, и к УРП в целом (п. 2.22 ПГ)

2.2. Разработаны конструктивно-технические требования к системам УРП, и к УРП в целом (п. 2.23 ПГ)

2.3. Разработаны технические требования к вычислительным, аппаратным средствам УРП и средствам связи УРП с МБЛА, другими УРП, и с пользователями во внешней информационной сети (п. 2.24 ПГ)

Б) в течение периода с 01.01.2019 по 31.12.2019 Получателем за счет средств гранта:

2.4. Разработаны макеты основных систем УРП (п. 2.1. ПГ):

2.4.1) макет системы контроля воздушного пространства, и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА;

2.4.2) макет системы захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП;

2.4.3) макет системы замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА;

2.4.4) макет системы защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов.

2.5. Разработано программное обеспечение системы контроля воздушного пространства и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА (п. 2.2. ПГ)

2.6. Разработана программа управления системы захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП (п. 2.3. ПГ)

2.7. Разработано программное обеспечение системы замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА (п. 2.4. ПГ)

2.8. Разработана программа управления системы защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов (п.2.5 ПГ).

2.9. Разработано специальное программное обеспечение УРП, предназначенное для управления режимами УРП, осуществления самодиагностики УРП и управления связью УРП с МБЛА, другими УРП и с пользователями во внешней сети (п. 2.6 ПГ).

2.10. На основании разработанной эскизной конструкторской документации изготовлены макеты систем УРП (п. 2.7 ПГ):

2.10.1) макет системы контроля воздушного пространства, и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА;

2.10.2) макет системы захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП;

2.10.3) макет системы замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА;

2.10.4) макет системы защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов.

2.11. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний систем УРП (п. 2.8 ПГ)

2.12. Разработан макет УРП, включающий ранее разработанные макеты систем УРП (п. 2.10 ПГ).

2.13. Изготовлен макет УРП, включающий ранее разработанные макеты систем УРП, а также макеты вычислительных, аппаратных средств и средств связи УРП (п. 2.11 ПГ).

В) в связи с возникшими по не зависящим от Получателя гранта затруднениями с внебюджетным финансированием часть работ, финансирование которых предусмотрено из внебюджетных средств, предоставляемых Индустриальным партнёром, выполнена в течение января – апреля 2020 года, из них в течение 1 квартала 2020 года завершены работы, выполненные:

В.1) Получателем за счет средств Индустриального партнёра:

2.14. Разработаны функциональная и компоновочная схемы УРП, макета и экспериментального образца УРП, в рамках разработки функциональной схемы разработаны принципы построения сетевых структурированных информационных систем для целей организации сетевого взаимодействия нескольких УРП и нескольких МБЛА (п. 2.12.ПГ)

2.15. Разработана компьютерная модель УРП (п. 2.13 ПГ), включающая компьютерные модели систем:

2.15.1) контроля воздушного пространства, и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА;

2.15.2) захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП;

2.15.3) замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА;

2.15.4) защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов.

2.16. Разработаны программы и методики моделирования режимов функционирования УРП (п.2.14 ПГ).

2.17. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний программного обеспечения системы контроля воздушного пространства и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА (п. 2.16 ПГ).

2.18. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний программы управления системы захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП (п. 2.17 ПГ).

2.19. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний программного обеспечения системы замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА (п. 2.18 ПГ).

2.20. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний программы управления системы защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов (п. 2.19 ПГ).

2.21. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний специального программного обеспечения УРП (п.2.20 ПГ).

2.22. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний макета УРП (п. 2.21 ПГ).

В.2) Индустриальным партнером, за счет собственных средств из внебюджетных источников:

2.23. Проведены исследовательские испытания программного обеспечения системы контроля воздушного пространства и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА (п. 2.25 ПГ)

2.24. Проведены исследовательские испытания программы управления системы захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП (п. 2.26 ПГ).

2.25. Проведены исследовательские испытания программного обеспечения системы замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА (п. 2.27 ПГ).

2.26. Проведены исследовательские испытаний программы управления системы защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов (п. 2.28 ПГ)

2.27. Проведены исследовательские испытания специального программного обеспечения УРП

Г) в связи со сложившимися обстоятельствами, связанными с распространением коронавирусной инфекции и принятыми федеральными и региональными органами власти ограничениями, работы, предусмотренные Планом-графиком проекта 14.577.21.0284, а именно:

2.28. Проведение исследовательских испытаний макетов систем УРП (п. 2.9 ПГ):

2.28.1) макета системы контроля воздушного пространства, и траектории взлетающего и приземляющегося МБЛА;

2.28.2) макета системы захвата, удержания и позиционирования МБЛА при базировании на УРП;

2.28.3) макета системы замены и перезарядки аккумуляторных батарей МБЛА;

2.28.4) макета системы защиты УРП и базирующегося на ней МБЛА от воздействия внешних факторов.

2.29. Компьютерное моделирование режимов функционирования УРП (п. 2.15 ПГ);

2.30. Проведение исследовательских испытаний макета УРП (п. 2.30 ПГ)

завершены Получателем (п. 2.15 ПГ), Индустриальным партнёром (п. 2.30 ПГ) и соисполнителями работ по проекту (п.2.9 ПГ) к 30.04.2020 г.

3. Ключевыми результатами выполненных работ по проекту является:

3.1) создание общих принципов построения сложных беспилотных авиационных систем, состоящих из множества УРП, объединяющихся в сеть, и множества МБЛА ВВП различных типов, которые могут – в перспективе – обеспечить формирование и эксплуатацию мультиагентных систем или «роёв» беспилотников;

3.2) обоснование выбора «типовых» датчиков, сенсоров, мехатронных устройств и прочих компонентов в составе УРП, а также в составе конструкции МБЛА ВВП, способных работать совместно с УРП.

3.3) обладающий научно-технической новизной комплекс конструктивных решений, способов, методов и алгоритмов осуществления и контроля отдельных операций с беспилотными летательными аппаратами, таких, как взлёт, посадка, зарядка и/или замена аккумуляторных батарей, техническое обслуживание и предстартовый контроль МБЛА ВВП, базирующегося на УРП;

3.4) сложные комплексные алгоритмы управления и контроля функционирования системы в целом, основанные на современном алгоритмическом базисе обработки данных, который включает применение новых алгоритмов на базе самообучающихся многослойных автоассоциативных нейронных сетей

4. Подтверждение значимости полученных результатов будет получено в результате:

4.1) практической реализации разработанных методов, алгоритмов, математических моделей, конструкторских решений в разрабатываемом на III этапе экспериментальном образце, а также в планируемых впоследствии опытно-конструкторских работах и в постановке на производство;

4.2) обеспечения эксплуатации разработанных решений в сложных условиях, для которых – по результатам проведенных исследований уровня техники и рынка – эти решения являются наилучшими и не имеют зарубежных аналогов.

5. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках II этапа проекта 14.577.21.0284

1. Программа для ЭВМ "Исследование спектральных и структурных характеристик нечетких графовых моделей сетевых информационных систем" св-во о гос. регистрации №2019618603 от 02.07.2019, правообладатель: ФГБОУ ВО "ТГУ имени Г.Р. Державина", авторы: Межуев А.М., Пасечников И.И.

2. Программа для ЭВМ. "Исследование спектральных и структурных характеристик типовых топологий сетевых информационных систем", св-во о гос. регистрации № 2019618180 от 26.06.2019, правообладатель: ФГБОУ ВО "ТГУ имени Г.Р. Державина", авторы: Межуев А.М., Пасечников И.И.

3. Программа для ЭВМ "Нахождение коспектральных структур графовых моделей информационных систем методом переключения Зайделя", св-во о гос. регистрации № 2019618382 от 01.06.2019, правообладатель: ФГБОУ ВО "ТГУ имени Г.Р. Державина", автор: Межуев А.М.

4. Заявка на изобретение "Способ управления посадкой малого беспилотного летательного аппарата" № 2019143472 от 24.12.2019 (уведомление ФИПС), авторы: Рыбаков Д.В., Гаврилов Д.А., Пасечников И.И., Краюхин А.В., правообладатель: ФГБОУ ВО "ТГУ имени Г.Р. Державина"

5. Заявка на полезную модель "Устройство технического зрения малого беспилотного летательного аппарата" № 2019143465 (уведомление ФИПС), авторы: Рыбаков Д.В., Гаврилов Д.А., Пасечников И.И., Краюхин А.В., правообладатель: ФГБОУ ВО "ТГУ имени Г.Р. Державина"

6. Заявка на полезную модель "Посадочная площадка для посадки и автоматической фиксации беспилотного аппарата" № 2019143469 от 24.12.2019 (уведомление ФИПС), авторы: Рыбаков Д.В., Гаврилов Д.А., Пасечников И.И., Краюхин А.В., правообладатель: ФГБОУ ВО "ТГУ имени Г.Р. Державина"

6. Назначение и область применения результатов проекта

6.1. Для применения множества УРП в качестве структурного элемента автоматических сетей регулярного беспилотного мониторинга объектов и территорий удаленных и труднодоступных районов РФ. В результате привлечения к реализации проекта заинтересованных организаций реального сектора из различных отраслей экономики, а также региональных органов государственной власти, спасательных и специальных служб будут созданы отраслевые сетевые структуры беспилотного мониторинга.

6.2. Впоследствии, разработанные рещения будет применены для построения сетей беспилотной логистики, а в отдалённой перспективе - и персонального беспилотного транспорта ("летающее такси")

7. Эффекты от внедрения результатов проекта

7.1. Исключение человека из участия в управлении БАС позволит существенно повысить эффективность применения беспилотных технологий, за счет создания автоматических сетей регулярного беспилотного мониторинга объектов и территорий.

7.2. Результаты, полученные при разработке макета УРП, могут быть выведены на рынок в результате ОКР по изделию, параметры которого близки к созданному макету, такое изделие может быть создано и поставлено на производство в течение 4 – 6 месяцев и само по себе способно стать коммерческим продуктом, предназначенным для построения небольших автономных сетей мониторинга, включающих до 10 - 15 УРП и эксплуатирующих в автоматическом режиме сопоставимое количество МБЛА различных типов.

7.3. Предварительные расчеты экономической эффективности беспилотной доставки показывают, что уже сегодня технические возможности МБЛА, эксплуатируемых совместно с роботизированными платформами - УРП - позволяют в ряде случаев конкурировать с традиционными способами курьерской доставки.

8. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

8.1. Организация выпуска УРП и построения автономных сетей регулярного автоматического беспилотного авиационного мониторинга с применением созданного комплекса РИД как основы для достижения лидирующего положения на рынке.

8.2. Организация продаж и последующей технической поддержки единичных УРП для пользователей из отраслей сельского, лесного хозяйства, а также для дорожных служб, мониторинга строительных объектов и объектов транспорта нефти и газа.

9. Наличие соисполнителей

9.1. На первом этапе проекта привлекались соисполнители для выполнения работ с использованием средств гранта:

9.1.1. Общество с ограниченной ответственностью «Робософт»

9.1.2. Общество с ограниченной ответственностью «ПАВЛИН Техно»

9.1.3. Общество с ограниченной ответственностью «МИРП-ИС»

9.1.4. Общество с ограниченной ответственностью «Нейроспектр»

9.1.5. Общество с ограниченной ответственностью «Корпорация инженерный центр «Техноарт»

9.1.6. Общество с ограниченной ответственностью «Съёмка с воздуха»

9.1.7. Индивидуальный предприниматель Широков Рой Сергеевич

9.1.8. Общество с ограниченной ответственностью «ТНК «ААА+»

9.1.9. Общество с ограниченной ответственностью НПФ «АИВ».

9.2. На втором этапе проекта привлекались соисполнители для выполнения работ с использованием средств гранта:

9.2.1. Общество с ограниченной ответственностью «Съёмка с воздуха»

9.2.2. Общество с ограниченной ответственностью «ПАВЛИН Техно»

9.2.3. Общество с ограниченной ответственностью «Интегральные Системы»

9.3. Для решения отдельных (частных) задач в рамках собственных работ Получателем за счет средств из внебюджетных источников привлекались соисполнители:

9.3.1 Общество с ограниченной ответственностью «Дрон Солюшнс»

9.3.2. Общество с ограниченной ответственностью «Тактические авиационные системы»

9.3.3. Общество с ограниченной ответственностью «Корпорация инженерный центр «Техноарт»

9.4. В целях решения отдельных задач в рамках собственных работ Получателем за счет средств из внебюджетных источников привлекались зарубежные соисполнители и использовалось их оборудование и центры коллективного пользования:

9.4.1. РГП на праве хозяйственного ведения «Северо-Казахстанский Государственный Университет имени Манаша Козыбаева»,Республика Казахстан

9.4.2. РГП на праве хозяйственного ведения «Павлодарский Государственный Педагогический Институт», Республика Казахстан

9.4.3. ТОО «Инновационный Евразийский Университет», Республика Казахстан

Презентация Проекта УРП - 1 этап - 19.02.2019

Презентация Проекта УРП - 2 этап - 06.05.2020

Контакты:

Адрес вуза: 392036, РФ, Тамбовская обл., г. Тамбов, ул. Интернациональная, д. 33

Адрес Технопарка: 392008, РФ, Тамбовская обл., г. Тамбов, Комсомольская пл., д.5, оф. 303 или 303А  

Телефон: +7 (4752) 72-34-34, добавочный 6216; +7 (982) 122-93-95

Е-mail: info@tsutmb.ru; drybakov@tsutmb.ru; RDmitryV@mail.ru