EN
PL
PROJEKT NAUKOWO-BADAWCZY
FINANSOWANY ZE ŚRODKÓW KRAJOWYCH
| Projekt badawczo-rozwojowy (finansowanie NCBR) |
|
| TEMAT: | Detekcja, klasyfikacja i śledzenie okrętu podwodnego przy użyciu roju bezzałogowych statków powietrznych przenoszonych przez platformę nawodną |
| Okres realizacji: | 02.01.2023 – 31.12.2025 |
| KIEROWNIK: | dr hab. inż. Piotr SZYMAK (z ramienia Federacji Akademia Wojskowych – lider) dr inż. Mariusz WAŻNY (z ramienia WAT) tel. +48 261 839 644 e-mail: mariusz.wazny@wat.edu.pl |
1. CEL PROJEKTU
Celem głównym projektu jest opracowanie roju Bezzałogowych Statków Powietrznych (BSP) zdolnych do detekcji, klasyfikacji i śledzenia Okrętu Podwodnego (OP). Aktualnie Zwalczanie Okrętów Podwodnych (ZOP) jest realizowane w ramach współpracy jednostek nawodnych jak i powietrznych, głównie śmigłowców ZOP. Wycofywane ze względu na wypracowanie resursu technicznego śmigłowce Mi-14 (bazowania lądowego) oraz śmigłowce Kaman SH-2G (bazowania okrętowego) będą zastąpione w niedalekiej przyszłości przez 4 sztuki śmigłowców AW-101 Merlin. Biorąc pod uwagę obszar odpowiedzialności MW RP, liczbę dostępnych śmigłowców oraz taktykę prowadzenia działań ZOP, proponuje się w ramach projektu badania nad Rojem BSP (R-BSP), który może w przyszłości zapewnić wsparcie działań ZOP.
Oczekuje się, iż na VI Poziomie Gotowości Technologicznej (PGT) BSP będą wyposażone w hydrofony do detekcji pola hydroakustycznego potencjalnego OP. Na kolejnych etapach rozwoju BSP będą mogły być wyposażone w inne sensory, np. do detekcji pola magnetycznego. Każdy BSP będzie w stanie startować i lądować na/z pokładu jednostki nawodnej lub z powierzchni wody. Pomiar położenia BSP będzie realizowany z użyciem technologii RTK GPS. Opracowany R-BSP będzie sterowany automatycznie a nadzorowany przez Operatora z jednostki nawodnej. Rejestracja pola hydroakustycznego przez trzy lub więcej BSP oraz zastosowanie klasycznych metod pozwoli na detekcję i lokalizację OP. Natomiast dodatkowe przetwarzanie danych, m.in. z użyciem metod sztucznej inteligencji, np. głębokich sieci neuronowych DLNN (ang. Deep Learning Neural Network) pozwoli na klasyfikację źródeł hałasu pod wodą. Po integracji algorytmów detekcji, lokalizacji i klasyfikacji OP z planowanym do realizacji systemem informatycznym R-BSP oczekuje się uzyskania możliwości śledzenia OP.
Planuje się przeprowadzenie testów oraz finalnej demonstracji działania RBSP z wykorzystaniem głośnika podwodnego generującego zadane sygnatury hydroakustyczne, czyli tzw. imitatora OP.
2. KRÓTKI OPIS
Uzyskanie przez R-BSP zdolności detekcji, klasyfikacji i śledzenia OP wymaga rozwiązania następujących problemów cząstkowych:
- Opracowanie specyfikacji taktyczno-technicznej dla R-BSP na podstawie scenariuszy operacyjnych użycia R-BSP, z uwzględnieniem ograniczeń technicznych BSP, hydrofonów, imitatora OP, założonej w projekcie komunikacji BSP-jednostka nawodna oraz ograniczeń pracy przy stanie morza 2-3.
- Opracowanie projektu i zbudowanie BSP zdolnego do automatycznego startu i lądowania z pokładu nawodnego pojazdu bazowego oraz wykonania zawisu nad wodą lub lądowania na powierzchni wody. BSP zostanie wyposażony w układy do rejestracji danych oraz do nawigacji i komunikacji oraz w wciągarkę do opuszczania i podnoszenia hydrofonu na zadaną głębokość zanurzenia.
- Opracowanie i zbudowanie systemu hydroakustycznego do generowania fali akustycznej o zadanej sygnaturze, tzw. imitatora OP.
- Opracowanie systemu informatycznego dla R-BSP umożliwiającego planowanie misji i jej przesyłanie do R-BSP, rejestrację, wizualizację i archiwizację uzyskanych danych na podkładzie mapy elektronicznej.
- Przeprowadzenie badań symulacyjnych a następnie na modelu fizycznym algorytmów do wykrywania i lokalizacji OP na podstawie sygnałów z hydrofonów, klasyfikacji źródeł hałasu podwodnego oraz jego śledzenia, w tym z wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji.
- Przeprowadzenie testów komunikacji pomiędzy BSP a jednostką nawodną.
- Przeprowadzanie testów BSP w środowisku wodnym z uwzględnieniem: wykonania zawisu nad wodą; startu i lądowania z nawodnej jednostki bazowej; startu i lądowania z powierzchni wody.
- Przeprowadzenie badań eksperymentalnych oraz finalnej demonstracji działania z wykorzystaniem imitatora OP oraz BSP z hydrofonami, w celu weryfikacji opracowanych algorytmów poszukiwania i śledzenia OP.
- Opracowanie wyników z badań i finalnej demonstracji działania R-BSP, w tym w szczególności rekomendacji do dalszych badań, np. dobór liczby BSP dla zadanego akwenu, itp.
Wnioskowany projekt jest zgodny z celami określonymi przez MON w dokumencie nt. „Priorytetowe kierunki badań w resorcie obrony narodowej na lata 2017-2026” w zakresie: sensory i obserwacja – w technologie obserwacji rozpoznawania i przeciwdziałania na potrzeby załogowych i bezzałogowych platform morskich.
Nawiązuje także do głównych celów rozwoju przełomowych technologii NATO, określonych w dokumencie „Science & Technology Trends 2020-2040” w zakresie systemów autonomicznych.
Opracowane w ramach projektu algorytmy mogą zostać również zaimplementowane na pojazdach autonomicznych, opracowanych w ramach projektu krajowego „Śledzik” oraz międzynarodowego „SABUVIS”, zrealizowanego w Europejskiej Agencji Obrony. Oba projekty wykonywane były przez konsorcja, których liderem była Akademia Marynarki Wojennej. Jednocześnie, z uwagi na fakt, że planowana jest kontynuacja ww. projektów (złożone wnioski znajdują się w ostatnim etapie procedowania), cele wnioskowanego projektu są spójne z założeniami projektów „Śledzik II” i „SABUVIS II”, gdyż jednym z podejmowanych obszarów naukowych jest pasywna lokalizacja z wykorzystaniem hydrofonów przemieszczających się obiektów podwodnych.
W obecnej sytuacji w ramach ZOP nie stosuje się systemów autonomicznych, a stan techniczny oraz liczba śmigłowców ZOP potwierdza potrzebę wsparcia jednostek MW w tym obszarze. Proponowane w projekcie rozwiązanie wpisuje się w światowe trendy takie jak: platformy autonomiczne i sztuczna inteligencja.
