На початку 2024 року з’явились перші відео застосування українських FPV-дронів з технологією машинного зору — безпілотник “захопив” ціль та самотужки знищив її, незважаючи на втрату зв’язку з пілотом.
Це змусило всіх говорити про черговий переворот в технологіях FPV. Популярною стала думка, що машинний зір дозволить легко обходити ворожі засоби радіоелектронної боротьби та зробить безпілотники в рази ефективніше.
Фантазія малювала й більш футуристичні сценарії — що поява машинного зору на бойових FPV-дронах — це прямий квиток до роїв безпілотників, які зможуть самотужки виходити на “полювання”, шукати ворожу техніку та по команді швидко знищувати її.
Але пройшов рік, а масового застосування дронів з машинним зором поки не помітно. Натомість військові, держава та виробники набагато більше ресурсів вкладають у більш надійний засіб захисту зв’язку — дрони на оптоволокні.
Журналісти проєкту “Оборонка” Дмитро Казанцев та Богдан Мірошниченко поспілкувались із українськими розробниками технологій наведення, виробниками дронів, військовими та представниками держави, щоб зрозуміти, коли FPV з машинним зором стануть дійсно масовим явищем на фронті.
Що таке машинний зір і як він працює?
Ідея навчити дрон бачити ворожу ціль та самотужки “розбиватись” об неї на останніх десятках метрів без участі оператора з’явилась не з пустого місця — вона спричинена двома ключовими факторами.
Перший — це поява все більшої кількості ворожих систем радіоелектронної боротьби (РЕБ) та радіоелектронної розвідки (РЕР), які аналізують робочі частоти українських дронів та глушать їм зв’язок на останніх метрах до цілі.
Другий — при роботі на довгих дистанціях рельєф і обмежений радіогоризонт ускладнюють ураження цілі, бо ближче до землі зв’язок із дроном втрачається. Тому з’явилась потреба у програмному забезпеченні, яке самотужки доведе дрон до цілі.
Це має працювати так: FPV-дрон, оснащений технологією з алгоритмом автоматичного розпізнавання образів, після “захоплення” оператором запам'ятовує обриси цілі та орієнтується на них під час польоту. Дрон утримує образ цілі, відслідковує її рух та самотужки летить на неї навіть після повної втрати зв’язку з пілотом.
Поява якісної технології машинного зору та вміле її використання означатиме повну безпорадність ворожого РЕБу на останніх сотнях метрах до цілі, адже команда на знищення подається поза зоною його дії. Але це лише в теорії. На практиці ж розробити якісне програмне забезпечення, яке реально працюватиме у бойових умовах, — завдання не з простих.
Складність цієї технології журналістам “Оборонки” пояснили у компанії VGI-9, яка розробляє програмне забезпечення для українських бойових FPV. Процес наведення на ціль відбувається у кілька етапів.
Спочатку — захоплення візуальних даних з камери. Потім — обробка зображення: фільтрація, покращення, виділення контурів. Далі йде розпізнавання об’єктів, шаблонів та рухів та допомогою нейромережі. Ну і зрештою — самостійне прийняття рішення в управлінні дроном на основі аналізу зображення.
І все це має відбуватись за лічені секунди, на високій швидкості, з хірургічною точністю, а також враховувати різні зовнішні фактори, такі як навантаження дрону, пориви вітру, швидкість цілі тощо.
Заявлений функціонал сучасних українських модулів самонаведення ширший, ніж може здатись на перший погляд. Наприклад, FPV-дрон “Генерал Черешня” оснащений модулем VGI-9 від “Інженерного корпусу”. Він має вбудований круїз контроль, який дозволяє дрону летіти на координати без участі пілота, зум головного та додаткового екрану, функцію коригування траєкторії польоту, коли ціль вже захоплена, швидкий перехід до ручного керування, можливість роботи в сутінках, вбудовані алгоритми коригування по вітру, можливість виявлення замаскованих цілей тощо.
Українські моделі FPV-дронів з машинним зором чудово виконують завдання на полігоні, однак демонструють неоднозначні результати на полі бою.
Чи працює машинний зір на фронті?
"Донаведення нормально працює на літаках камікадзе, які літають на дальні відстані. Воно там дуже потрібно, оскільки через заломлення радіогоризонту відбувається втрата відеозв'язку на підльоті до землі.
На квадрокоптерах з цим складніше, адже для військових часто є проблемою навіть підвести дрон на дистанцію “захоплення” ворожого об’єкту. До того ж донаведення погано справляється з рухомими цілям. Ще одна проблема — це камери на FPV, які мають недостатню якість для розпізнавання цілей на відстанях від 500 метрів. Машинний зір є у багатьох, “якось там” працює, але він не став технологією, яка змінює хід війни", — зазначив співрозмовник.
Відгуки від військових про українські дрони з машинним зором можна почути різні.
Один з українських операторів БПЛА, який побажав залишитись анонімним, розповів “Оборонці”, що машинний зір допомагає в окремих бойових ситуаціях, але як засіб проти РЕБ залишається слабким.
"На мій погляд, якщо є подавлення РЕБом, то ти навіть не зможеш підлетіти до цілі. Але технологія підходить для того, щоб обходити рельєфні перешкоди та в умовах заходження дрона за радіогоризонт. Це теж дуже важливо, адже природа не завжди дає ідеальні умови для роботи. Ми працюємо з донаведенням, бо це краще, ніж без нього. Навіть якщо воно не попадає точно в ціль, без нього шансів влучити було б набагато менше", — розповів військовий.
Під заходженням за радіогоризонт мається на увазі ситуація, коли зв’язок із дроном втрачається через “закруглення” Землі. А рельєфні перешкоди — це коли сам рельєф заважає радіохвилям дістатись до дрона по прямій лінії.
Командир взводу в протитанковій роті 13-ї бригади НГУ "Хартія" Ігор Райков розповів “Оборонці, що увага їхніх операторів зараз зосереджена на освоєнні використання дронів на оптоволокні та на звичайному радіозв’язку, бо саме для цих видів безпілотників є найбільше роботи на фронті.
Читайте також: Як Україна розгортає виробництво дронів "на оптоволокні"
“Росіяни навчились добре ховатись та маскуватись, тож ідентифікувати та “захопити” таку ціль може хіба що жива людина”, — зазначив Райков, додавши, що зараз дрони з машинним зором не дуже схожі на те, як мали б виглядати в ідеалі.
У державному оборонному кластері Brave1 журналістам “Оборонки” розповіли, що FPV-дрони з донаведенням на базі машинного зору — це рішення, яке вже працює на фронті та закуповується державою. Але технологія досі має певні недоліки:
▪️недостатня якість камер, яка заважає машинному зору коректно захоплювати об’єкти;
▪️неможливість оператора направити дрон в конкретну точку, наприклад, вразливе місце у танка, через що може зменшуватися ефективність використання;
▪️складність у переобладнанні вже готових дронів під нові модулі.
"Розробка системи автоматичного донаведення FPV-дронів — це виклик на стику кількох складних дисциплін: машинного зору, алгоритмів трекінгу, оптимізації під обмежені обчислювальні ресурси та роботи в нестабільних бойових умовах. На українському ринку понад 40 команд займаються розробкою власних систем донаведення. Проте проблема в тому, що багато команд, маючи ще "сире" рішення, поспішають презентувати його військовим, закупівельникам чи виробникам.
У результаті вони демонструють продукт, який ще не готовий до бойового використання — і це формує загальний скептицизм до всього ринку систем машинного зору. Військові бачать невдалі спроби й роблять висновок: "технологія не працює". Ми свідомо працюємо над тим, щоб зламати цей міф. Система оптичного донаведення — це не майбутнє, це сьогоднішній інструмент, який реально працює, знищує ворога й допомагає військовим зберігати життя", – сказали розробники з компанії VGI-9.
Проблема масового та ефективного впровадження технології машинного зору також може бути пов’язана з відсутністю уніфікації — в Україні сотні виробників безпілотників, які використовують різні компоненти.
За словами Олександра Солощенка, головного інженера компанії "Генерал Черешня", яка виробляє FPV-дрони, системи машинного зору не є універсальними та інтегруються лише під конкретне "залізо". Наприклад, під певні польотні контролери, які не завжди є в наявності.
"Якщо ми беремо для дрону інші комплектуючі, то знову потрібна інтеграція туди програмного продукту. Це займає певний час і ресурс”, — пояснив інженер.
Потреба уніфікації в сегменті FPV-дронів назріла вже давно. Це вже питання до державних органів закупівлі, які повинні чітко визначитись зі стандартами компонентів і зробити дрони більш-менш однаковими за базовими характеристиками, а не надалі заохочувати "зоопарк" технологій.
"Ще одна проблема — робота з донаведенням потребує додаткових навичок у пілота. Не всі пілоти їх мають і потребують додаткового навчання. Наші партнери створили симулятор, який дозволяє навчитися керувати дроном з донаведенням навіть недосвідченому пілоту", — додав Солощенко.
Очевидно, що зараз фокус уваги виробників та військових зосереджений на технологічно простіших дронах з оптоволоконним управлінням. По суті вони вирішують ті самі проблеми, що і дрони з машинним зором — робота під впливом РЕБ та в умовах складного рельєфу.
Але на думку Олексія Бабенка, директора компанії Vyriy, одного з найбільших виробників FPV-дронів, оптоволоконний зв’язок концептуально може доповнити, але не замінити дрони із донаведенням.
"Оптоволоконними дронами ми можемо закривати невеликі відстані: 10, 15, хай 20 кілометрів. З системами донаведення — це про інше, це про дальні польоти", — сказав Бабенко в інтерв’ю “Мілітарному”.
Чи чекати нового технологічного ривку від машинного зору?
"Поки що не називатимемо конкретних термінів появи готового до застосування рішення. Проте ми знаємо, що в Україні вже є команди, які активно тестують "рій дронів". Деякі з них декларують плани надати готове рішення в найближчі 3 місяці. На нашу думку, така оцінка видається надто оптимістичною. Цілком імовірно, що за рік-півтора ми побачимо приклади бойового застосування рою дронів. Яким буде цей рій і за яких бойових, погодних чи інших умов його застосовуватимуть — це вже інше питання", — заявили інженери та розробники команди VGI-9.
"Технологія зарекомендувала себе добре. Тенденція така, що застосування дронів з модулями донаведення/машинного зору буде ставати все більше. Команди інженерів постійно працюють над удосконаленням цих систем, що буде робити їх ще ефективнішими у майбутньому", — зазначив Олександр Солощенко.
У Brave1 розповіли що наразі відомо про 100+ компаній, які займаються в Україні виробництвом дронів з машинним зором.
Інтеграція автонаведення є цілком логічним технологічним етапом у розвитку FPV-дрону як зброї — це визнають і в Україні, і в Росії, і на Заході, і в Китаї. Один з розробників розповів “Оборонці”, що випускає нові оновлення програмного забезпечення кожні кілька тижнів, щоб змусити свій продукт показувати кращий результат.
Питання лише в тому, чи встигнуть технології машинного зору та “рою дронів” стати зрілими до кінця цієї війни або ж зможуть повноцінно себе проявити під час наступної.
А поки розробники лише працюють над створенням дійсно якісного машинного зору, воювати доводиться здебільшого звичайними FPV-дронами на радіозв’язку з додатковим обладнанням. Згадана у тексті протитанкова рота 13-ї бригади НГУ "Хартія" збирає на обладнання для своїх FPV, щоб вони могли діставати росіян на Харківщині на ще довшій дистанції та навіть не підпускати їх до українських позицій. Допомогти військовим можна за цим посиланням.
Дивіться також: Дрон-дракон, рій дронів, машинний зір та FPV на оптоволокні