Обновление системы навигации VNS01 для БПЛА без использования GNSS

Навигация без спутников становится обязательной функцией дрона Испанская UAV Navigation–Grupo Oesía обновила визуальную навигационную систему VNS01, предназначенную для полётов при подавлении или подмене сигналов GNSS. Важно, что речь идёт не о новом приборе, а о программном обновлении уже существующей платформы: к визуальной одометрии добавлены сопоставление с космическими снимками и навигация по рельефу. Система объединяет четыре механизма: — Visual Odometry определяет перемещение аппарата по последовательности кадров; — Template Matching сопоставляет изображение с материалами предыдущих полётов по известному маршруту; — Satellite Map Matching находит на кадрах дороги, реки, береговые линии и другие ориентиры, сверяя их с загруженными спутниковыми снимками; — Terrain Referenced Navigation сопоставляет измеряемый профиль высоты с цифровой моделью рельефа. Это принципиально важная архитектура. Визуальная одометрия только замедляет накопление ошибки, тогда как картографическая привязка и TRN периодически дают абсолютную координатную коррекцию. Поэтому ошибка не растёт непрерывно вместе с дальностью полёта. Характеристики VNS01: — габариты — 22 × 46 × 77 мм; — масса — 100 г; — энергопотребление — 5 Вт; — питание — 9–36 В; — внутренняя память — 5 Гбайт; — диапазон температур — от −20 до +85 °C; — корпус из алюминиевого сплава 6082; — заявлено соответствие конструкции уровню IP67; — интерфейсы — CAN 2.0B, RS-232 и Ethernet 100BASE-TX; — предназначена для малых и средних БПЛА категорий NATO I и II и интегрируется прежде всего с автопилотами семейства VECTOR. Без визуальной системы автопилот VECTOR, по данным разработчика, накапливает ошибку примерно 4% пройденного расстояния — это 400 м после 10 км. На заранее отснятой местности компания заявляет практически нулевой дрейф. На ранее не обследованных маршрутах, но при наличии загруженных спутниковых снимков и цифровой модели рельефа, ошибка в благоприятных условиях удерживается примерно в пределах 30 м независимо от дальности полёта. Это именно ограничение дрейфа, а не гарантированная точность 30 м в любых условиях. К заявлениям пока стоит относиться осторожно. Производитель не публикует распределение ошибки, высоты и скорости испытаний, характеристики камеры и результаты независимой верификации. Сопоставление изображений ухудшается над водой, снегом, лесом, полями и при сезонном изменении ландшафта, а TRN малоэффективна над равнинной местностью. Тридцати метров достаточно для маршрутного полёта, но недостаточно для точной посадки или работы рядом с препятствиями. Для России технологическая важность решения очень высокая, а закупочная ценность самого VNS01 — почти нулевая. Это испанский продукт, разработанный для систем стран НАТО. Но как ориентир для отечественных разработок он чрезвычайно показателен. России нужна не очередная отдельная нейросеть для привязки кадров, а собственный серийный навигационный модуль аналогичного класса: камера, инерциальная система, визуальная одометрия, локальное и глобальное сопоставление с картой, TRN и единый фильтр слияния данных. Причём с отечественными вычислителями и картографическими данными, работой до −40 °C и тестированием над лесом, снегом, водой, сельскохозяйственными территориями и городской застройкой. Такой модуль нужен не только военным аппаратам. Он критически важен для мониторинга трубопроводов и ЛЭП, лесной и пожарной разведки, аэрологистики, поисково-спасательных операций и полётов в Арктике. Рост числа случаев подавления и спуфинга GNSS уже заставил авиационные регуляторы говорить не о восстановлении спутниковой навигации, а об общей навигационной устойчивости. VNS01 хорошо показывает направление развития отрасли: GNSS постепенно превращается из единственного источника координат в один из сенсоров. По-настоящему автономный дрон должен понимать, где он находится, даже когда небо перестало ему об этом сообщать.