Аурига Окулус — многоканальная система раннего обнаружения БПЛА

Комплекс создаётся как многоканальная платформа обнаружения, способная воспринимать воздушное пространство сразу в нескольких физических диапазонах: радиочастотном, видимом и инфракрасном. Данные разных сенсоров не просто выводятся на отдельные экраны, а объединяются и анализируются как единая картина.

В основе проекта лежит идея научить систему не только принимать радиосигнал, но и формировать на его основе визуальное представление радиообстановки, сопоставлять его с изображением камеры и тепловизора и искать в совмещённых данных признаки беспилотного аппарата.

Первая версия системы

Первая версия «Аурига Окулус» представляет собой программный комплекс для раннего обнаружения дронов по радиоканалу.

Система анализирует изменения параметров принимаемых радиосигналов: частоту, амплитуду и затухание, фазовые характеристики, различия сигнала на элементах антенной решётки и изменение радиообстановки во времени. Программное обеспечение преобразует полученные измерения в массив данных, пригодный для визуализации и дальнейшего машинного анализа.

Именно эта версия стала первым практическим этапом проекта: она позволила отработать получение синхронизированных данных с антенной решётки, их обработку, представление и распознавание характерных радиочастотных изменений.

Радиочастотное обнаружение — не конечная точка проекта. Это первый слой будущей многоканальной системы.

От радиодетектора к машинному восприятию пространства

По мере развития в комплекс добавляются фазово-когерентное радиочастотное зондирование, пространственная локализация источника, тепловизионное обнаружение, оптическое сопровождение, автоматическая классификация, объединение данных нескольких постов и передача информации внешним системам оповещения и реагирования.

Целевая архитектура «Аурига Окулус» — это не отдельный радиоприёмник, камера или тепловизор. Это программно-аппаратный комплекс, в котором разные сенсоры формируют единое цифровое представление наблюдаемого пространства.

Как увидеть радиосигнал

Радиоволны невозможно увидеть глазами, однако можно измерить, как они приходят к разным элементам антенной решётки:

• уровень сигнала;
• фазовый сдвиг;
• затухание;
• задержка распространения;
• различия между антенными элементами;
• изменение параметров в разных частотных подканалах.

В системах на основе Channel State Information (CSI) фиксируется, как среда изменила каждую составляющую принятого сигнала. Фазово-согласованная антенная решётка позволяет сравнивать не только мощность, но и фазу сигнала на разных антеннах. Это открывает возможность оценивать направление прихода, задержку, многолучевое распространение и изменения окружающей обстановки.

Система получает не одну цифру «сигнал есть», а многомерный радиочастотный отпечаток события. Этот отпечаток можно преобразовать в пространственный спектр, карту направлений, карту интенсивности, цветовую текстуру или последовательность изменений во времени.

Сенсорное слияние: когда один плюс один больше двух

Радиочастотный канал может зафиксировать характерное изменение сигнала в определённом секторе. Система направляет в этот сектор оптический и тепловизионный модули. Камера обнаруживает небольшой движущийся объект, а тепловизор выделяет точечные источники тепла.

По отдельности каждый признак может быть неоднозначным: радиосигналом может оказаться помеха, оптическим объектом — птица, тепловой отметкой — элемент фона. Но совпадение по направлению, времени, траектории и характеру движения резко повышает достоверность вывода.

Полезная модель ООО «АУРИГА» предусматривает объединение данных фазово-когерентного радиочастотного зонда с антенной решёткой, оптической камеры и тепловизора с последующей нейросетевой обработкой. Система может автоматически вывести результат оператору, передать сигнал тревоги или направить данные во внешний исполнительный контур.

Защищённая российская разработка

Техническое решение зарегистрировано Роспатентом как полезная модель «Тепловизионно-радиооптическое устройство обнаружения малогабаритных беспилотных летательных аппаратов».

Проект включает два взаимосвязанных объекта интеллектуальной собственности: программную платформу обработки и раннего обнаружения и запатентованную архитектуру многоканального устройства.

Есть ли аналоги

Отдельные элементы решения известны и применяются в мире: оптическое обнаружение, тепловизионное наблюдение, радиочастотные детекторы, антенные решётки, CSI-анализ, машинное зрение и сенсорное слияние.

Принципиальная особенность разработки «АУРИГИ» состоит в конкретном способе объединения фазово-когерентной радиочастотной визуализации, оптического изображения и тепловой сигнатуры с последующей общей нейросетевой обработкой. На момент подачи заявки компании не были известны серийные решения, воспроизводящие запатентованную архитектуру «Аурига Окулус» в полном объёме.

Два режима радиочастотного обнаружения

Обнаружение излучающего объекта

Первая практическая версия ориентирована на обнаружение и анализ радиосигналов, связанных с беспилотным аппаратом: каналов управления, телеметрии, видеопередачи, Wi-Fi-совместимых передач, служебных пакетов и характерных изменений частоты, фазы и мощности.

Обнаружение по изменению радиосреды

Перспективное направление — анализ того, как объект отражает, ослабляет и изменяет сигналы сторонних передатчиков. В этом случае объекту необязательно самостоятельно передавать данные: он может обнаруживаться как возмущение радиоканала между внешними источниками и приёмной антенной решёткой.

Такой режим требует отдельной исследовательской и экспериментальной отработки и рассматривается как направление развития проекта, а не как полностью готовая функция первой версии.

Автоматическая классификация

Нейросетевые алгоритмы анализируют объединённые данные и определяют тип объекта, отсекая ложные срабатывания. Система может различать классы целей, оценивать достоверность, определять параметры движения и формировать карточку события.

Сопровождение и передача данных

После обнаружения система может сопровождать объект, уточнять траекторию и передавать сведения оператору, системе оповещения или внешнему исполнительному контуру. В зависимости от конфигурации отображаются тип цели, расстояние, высота, скорость, курс и оценка достоверности.

Распределённая сеть наблюдения

Несколько постов «Аурига Окулус» могут работать синхронно и обмениваться данными. Разнесённые антенные решётки позволяют наблюдать один источник из нескольких точек, уточнять координаты и строить траекторию движения.

Распределённая архитектура увеличивает площадь покрытия, устойчивость к локальным помехам и отказам отдельных постов, а также позволяет создавать многоуровневый контур наблюдения.

Сценарии применения

Защита промышленных и инфраструктурных объектов

Комплекс может использоваться как ранний сенсорный рубеж на предприятиях энергетики, нефтегазовой отрасли, производственных площадках, складах, логистических центрах и транспортной инфраструктуре. Заказчик получает не просто сообщение «обнаружен сигнал», а совокупность данных: направление, радиочастотные признаки, оптическое изображение, тепловую отметку, предполагаемый класс объекта, траекторию и уровень достоверности.

Пассивная охрана помещений

В помещении система может использоваться для пассивного выявления источников радиоизлучения без формирования собственного зондирующего сигнала. Возможные задачи: обнаружение несанкционированных передатчиков, модемов, Wi-Fi-роутеров, телефонов и других активных устройств, определение их местоположения и оповещение службы безопасности.

Система, которая развивается вместе с данными

«Аурига Окулус» создаётся как модульная платформа. Каждый новый сенсор и каждый новый набор экспериментальных данных расширяет возможности комплекса:

• новые модели классификации;
• новые диапазоны и типы радиосигналов;
• обработка данных нескольких антенных решёток;
• пространственная локализация;
• автоматическое управление оптическим модулем;
• тепловизионное подтверждение;
• построение и прогнозирование траекторий;
• интеграция с внешними системами безопасности.

Поэтому «Аурига Окулус» нельзя рассматривать как изделие с раз и навсегда заданным набором функций. Это развивающаяся сенсорная платформа, возможности которой определяются архитектурой оборудования, программным обеспечением и накопленной базой данных.

Почему это важно

Беспилотные аппараты уменьшаются в размерах, используют нестандартные каналы связи, работают в условиях помех, меняют частоты и могут переходить в автономный режим. Одновременно растёт количество птиц, гражданских БПЛА, радиопередатчиков и иных объектов, способных вызывать ложные тревоги.

Будущие системы обнаружения не должны полагаться на один физический признак. Им необходимо видеть форму, тепло, движение, радиосигнал, направление и характер поведения.

Краткая карточка проекта