Малогабаритные РЛС для воздушной разведки снабдят нейронными сетями
В недалеком прошлом массогабаритные характеристики радиолокационных станций (РЛС) допускали их размещение только на самолетах пилотируемой авиации и космических аппаратах. Сегодня же наблюдается оснащение ими не только крупных беспилотников (таких, как Global Hawk), но и малых тактических типа ScanEagle (отечественные аналоги Мерлин-21Б, Орлан-10, Гранат-4) с массой целевой нагрузки до 5 кг, и даже RQ-11 Raven (аналог Гранат-2) с массой целевой нагрузки до 1 кг.
Именно малые дроны в силу их невысокой стоимости, по данным «Дорожной карты развития беспилотных систем Минобороны США на 2013–2038 годы», составят до 70% численности всего парка БПЛА.
Снижение массогабаритных показателей РЛС обеспечивается за счет применения непрерывного частотно-модулированного сигнала. Использование такого сигнала в качестве зондирующего является безальтернативным, если речь идет о создании радиолокатора высокого разрешения с массой от нескольких сотен граммов до 1–2 кг.
Отдельной областью применения малогабаритных РЛС является их использование в составе компактных систем обнаружения и борьбы с БПЛА. Общей характеристикой РЛС с непрерывным частотно-модулированным сигналом, выгодно отличающей их от импульсных систем, является более низкая стоимость (за счет отсутствия в конструкции импульсных СВЧ-усилителей и более простых способов демодуляции широкополосных сигналов).
В Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского совместно с АО «НПП «Радар ммс» разработан экспериментальный образец программно-аппаратного комплекса обработки радиолокационных изображений (РЛИ) с использованием нейросетевых технологий. Он был представлен на недавней выставке «Интерполитех-2023» в Москве. Актуальность разработки обусловлена, во-первых, отсутствием таких средств в тактическом звене управления, и, во-вторых, необходимостью автоматизации процесса распознавания целей для своевременного вскрытия передвижения техники противника и ускорения принятия решения на поражение обнаруженных объектов.
Комплекс предназначен для воздушной радиолокационной разведки. Он представляет собой БПЛА с размещенной на нем РЛС. Изображения, полученные в полете, поступают на вход сверточной нейронной сети, которая распознает объекты и определяет их координат на местности.
Для внедрения технологий искусственного интеллекта (ИИ) потребовалось создать банк радиолокационных изображений из снимков образцов техники с различных ракурсов, полученных при различных высотах полета и наклонных дальностях до целей. Для создания банка использовались РЛИ, полученные в результате радиолокационной съемки около 20 образцов военной техники с применением РЛС на мультикоптере.
Разработчики прибегли и к моделированию изображений. С использованием программы электродинамического моделирования CST Microwave Studio было произведено формирование эталонных РЛИ различных образцов техники. Для обучения нейронной сети были использованы типовые варианты размещения техники на местности в различных боевых порядках – таких, как колонна на марше, диверсионно-разведывательная группа, мотострелковая рота. Это позволило увеличить вероятность распознавания в условиях недостаточной разрешающей способности.
После сбора обучающей выборки была проведена разметка образцов техники и типовых вариантов их размещения. Размеченный набор данных использовался при обучении нейронной сети. После обучения сети формируется набор весовых коэффициентов, в котором заключены все знания, полученные в процессе обучения. Он переносится на вычислитель, который реализует работу нейронной сети.
Были проанализированы российские и зарубежные аналоги средств и комплексов разведки, применяемых в тактическом звене управления. Российский «Ланцет» является разведывательно-ударным БПЛА; от зарубежных аналогов его отличает применение ИИ при наведении и сопровождении целей. При этом все представленные аналоги ведут разведку только в оптическом диапазоне.
Предлагаемый программно-аппаратный комплекс на сегодняшний день является единственным перспективным комплексом радиолокационной разведки в тактическом звене управления, не имеющим аналогов. К преимуществам его относятся:
– комплексная обработка результатов обнаружения сверточной нейронной сетью и автоматическое принятие решения о наличии цели;
– определение координат объектов военной техники с точностью, обеспечивающей применение средств огневого поражения;
– эффективное сочетание методов натурной радиолокационной съемки и электродинамического моделирования РЛИ в целях формирования обучающей выборки;
– возможность оперативного пополнения банка радиолокационных изображений объектов в процессе ведения воздушной разведки.
Изделие прошло испытания в серии экспериментов, в ходе которых в условиях реального полета были отработаны варианты применения опытного образца на различных беспилотных платформах. Изделие готовится к опытной эксплуатации в подразделениях ВС и апробации в зоне спецоперации.
В январе 2023 года в Ростове-на-Дону был проведен эксперимент по оценке целесообразности применения малогабаритной РЛС с синтезированной апертурой антенны «Квазар». Все полученные рекомендации выполнены, все замечания учтены. Дальнейшие работы планируется сосредоточить:
– на усовершенствовании качества работы нейронных сетей в части повышения вероятности обнаружения и распознавания объектов;
– расширении банка РЛИ;
– оптимизации программного обеспечения для ускорения работы комплекса;
– дальнейшей апробации в условиях, приближенных к реальным.
Валерий Агеев
Валерий Владимирович Агеев – историк авиации и космонавтики, журналист.
