Российские учёные изменят будущее беспилотников для точного мониторинга и аэросъёмки

Инженеры Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева — КАИ провели комплексное исследование, направленное на совершенствование технологий беспилотных летательных аппаратов и расширение их применения в аэросъёмке и мониторинге объектов различного масштаба. По информации из журнала Russian Aeronautics, учёные проанализировали накопленный опыт использования беспилотников и выделили ключевые направления развития отрасли, подчеркнув универсальность и эффективность таких аппаратов. Они способны выполнять наблюдение как за отдельными зданиями, так и за протяжёнными инфраструктурными объектами, а также крупными площадями — от населённых пунктов до лесных массивов и промышленных зон.

В исследовании отмечается, что беспилотные аппараты обладают уникальной возможностью работать в сложных погодных условиях, обеспечивая сбор данных с различных точек и по всей площади контролируемого объекта. Это позволяет не только фиксировать текущие изменения, но и вести сравнительный анализ с предыдущими снимками, что особенно важно для своевременного выявления проблем и оценки динамики развития территорий. По мнению учёных, объекты аэросъёмки условно можно разделить на точечные, линейные и площадные, что помогает оптимизировать методы наблюдения и выбрать наиболее подходящие технические решения для каждого типа.

Одним из передовых направлений, выделенных в работе, стало применение воздушного лазерного сканирования. Эта технология позволяет создавать детальные трёхмерные цифровые копии объектов в виде облаков точек, что значительно расширяет возможности анализа. По словам доцента кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов КНИТУ-КАИ Никиты Левшонкова, лазерное сканирование даёт возможность не только измерять геометрию и объёмы объектов, но и выявлять препятствия и оценивать их техническое состояние. Привязка данных к координатной системе ускоряет обработку и повышает надёжность мониторинга.

До внедрения беспилотников регулярный контроль таких сложных объектов, как трубопроводы в труднодоступных районах, проводился с использованием вертолётов, что сопровождалось большими затратами и высоким уровнем риска для персонала. По мнению исследователей, замена вертолётов на беспилотники позволила значительно сократить затраты, повысить частоту и точность наблюдений, а также полностью исключить угрозы для операторов, обеспечивая автоматизированный сбор информации по заранее заданным маршрутам.

Аспирант КАИ Игорь Нафиков рассказал, что при контроле строительства беспилотники могут приблизиться к объекту достаточно близко и ежедневно фиксировать изменения, создавая трёхмерные модели на основе фотоснимков. Это существенно облегчает анализ и позволяет более оперативно реагировать на отклонения от плана. Также в условиях плотной городской застройки беспилотники, оснащённые тепловизорами, способны выявлять утечки тепла, контролировать качество ремонтных работ и уточнять расположение инженерных коммуникаций, которые нередко отличаются от проектных данных. Благодаря этому растёт эффективность эксплуатации городской инфраструктуры и ускоряется процесс ремонта.

Особое внимание в исследовании уделено применению беспилотников для инспекции замкнутых и труднодоступных пространств — резервуаров, шахт, дымоходов и канализационных систем. Оборудованные видеокамерами высокого разрешения и тепловизорами, беспилотные аппараты обеспечивают безопасное и детальное обследование таких объектов, что ранее представляло значительные трудности и опасности.

Учёные также описали использование современных алгоритмов машинного зрения, которые позволяют привязывать полученные изображения к конкретным объектам и автоматически анализировать их. Такие системы обучаются на основе новых данных и действий операторов, что повышает точность и автоматизацию мониторинга. Особое внимание уделено навигации беспилотников — учёные рассмотрели работу аппаратов в условиях отсутствия платформы и ошибках, возникающих при использовании GPS. Для повышения точности предлагается внедрение дополнительных вычислительных модулей и методов радиопеленгации.

В итоге исследователи сформировали классификацию объектов мониторинга, предложили технологические решения для каждого типа и разработали алгоритмы навигации в условиях потери спутниковой связи. Эти разработки открывают новые горизонты для применения беспилотников в аэросъёмке и мониторинге, значительно повышая эффективность и безопасность работ в самых различных сферах.