Проект: Разработка программно-аппаратного комплекса для поиска в лесном массиве потерявшегося человека с устройством мобильной связи

Конечным результатом данного проекта является макет программно-аппаратного комплекса для поиска в лесном массиве потерявшегося человека с устройством мобильной связи. Программно-аппаратный комплекс включает беспилотный летательный аппарат (БПЛА), программно-определяемую радиосистему, портативную вычислительную платформу, источник питания, усилитель мощности, модуль связи с наземным пунктом управления для передачи информации о обнаружении потерявшегося человека. Новизна предлагаемого проекта заключается в применении нового подхода к обнаружению потерявшихся людей с устройством мобильной связи, за счет применения портативной базовой станции размещенной на борту БПЛА. Основными потребителями могут стать экстренные службы России, МЧС, поисковые отряды и др. Ключевым конкурентным преимуществом разрабатываемого продукта является то, что для функционирования не требуется сигнал мобильной связи.

Площадь лесов в мире составляет около 31 процента от всей площади суши, в России, леса занимают около 50 процентов территории [9]. По статистике, в России за год в лесах теряется около 30 тысяч человек, находятся не более 70 процентов. Поиск людей начинается лишь на вторые сутки и в среднем поиск занимает 4 суток. У большинства потерявшихся с собой имеется телефон, но из-за отсутствия покрытия мобильной связи на большой части, телефон становится бесполезным средством в поиск человека, но даже там, где связь есть, поиск с помощью классических средств, таких как прочесывание или при помощи сирен, может занимать много драгоценного времени и требует много ресурсов. Использование дронов, в данной ситуации, помогает значительно облегчить и ускорить поиск людей. Однако применение дронов, например, вместе с технологией машинного зрения, оказывается бесполезным в ночное время. Предлагаемая система позволяет детектировать наличие человека в лесу по сигналу устройства мобильной связи, как в дневное, так и в ночное время. Точность позиционирования может достигать нескольких метров, особенно в случае использования группы дронов. Данная система может найти успешное применение в экстренных службах, а также в поисковых отрядах.

Предметом разработки данного проекта является макет программно-аппаратного комплекса для поиска в лесном массиве потерявшегося человека с мобильным устройством. Программно-аппаратный комплекс включает беспилотный летательный аппарат (БПЛА), программно-определяемую радиосистему, портативную вычислительную платформу, источник питания, усилитель мощности, модуль связи с наземным пунктом управления для передачи информации о обнаружении потерявшегося человека.

В основе предлагаемого решения лежит идея использования портативной базовой станции, закрепленной на борту БПЛА. БПЛА управляемый оператором производит движение над лесным массивом. БПЛА детектирует сигналы устройств, которые пытаются подключиться к базовой станции. В случае обнаружения сигнала искомого абонента, производится детектирование мощности принимаемого от абонента сигнала, что позволяет произвести локализацию расположения мобильного устройства по максимальному уровню мощности принимаемого сигнала. С точки зрения технической реализации портативная базовая станция включает программно-определяемую радиостему, портативную вычислительную платформу, усилитель мощности. Конфигурирование программно-определяемой радиосистемы и портативной вычислительной платформы позволяет развернуть там стек протоколов базовой станции стандарта GSM/LTE.

Новизна предлагаемых в проекте решений заключается в применении нового подхода к поиску потерявшихся людей в лесном массиве. Традиционно поиск производят пешими отрядами, с применением специальной внедорожной техники, а также активно применяют беспилотные летательные аппараты, которые производят поиск путем видео наблюдения, в том числе с применением технологий искусственного интеллекта. Предложенный метод является новым и позволит усилить, используемые на текущий момент подходы и сократить время поиска. Новизна предлагаемого подхода потдверждается патентом на изобретение: Способ определения местоположения потерявшегося человека с мобильным устройством RU 2780071.

Коллектив проекта специализируется на разработке систем связи различного назначения. Компетенции коллектива сосредоточены в области разработки алгоритмов формирования и обработки сигналов, а также их практической реализации в аппаратных платформах. Выполнен ряд научно-исследовательских и хоз. договорных работ по тематике проекта. 1) Анализ безопасности предварительного национального стандарта OPENUNB, 2) Исследование и разработка алгоритмов формирования и обработки сигналов со сверхузкополосной модуляцией, 3) Разработка отладочных плат для передачи сверхузкополосных сигналов двоичной фазовой манипуляции малой мощности, 4) Моделирование сетей 5G на основе сетевого симулятора NS-3, 5) Профилирование и доработка модели 5G в симуляторе NS-3 в условиях сценария увеличения количества базовых станций и абонентов в сети. Ключевые публикации коллектива: 1) Mukhamadiev S., Rogozhnikov E., Dmitriyev E. Compensation of the Frequency Offset in Communication Systems with LoRa Modulation //Symmetry. – 2022. – Т. 14. – №. 4. – С. 747. 2) Dmitriyev E. et al. Calculating beamforming vectors for 5G system applications //Symmetry. – 2021. – Т. 13. – №. 12. – С. 2423. 3) Mukhamadiev S. et al. Method for Digital Cancellation of System Interference in a Full-Duplex Power Line Communication System //Electronics. – 2023. – Т. 12. – №. 10. – С. 2211. 4) Интеллектуальная собственность Патент на изобретение патент на изобретение: 278071 Способ определения местоположения потерявшегося человека с мобильным устройством Рогожников Евгений Васильевич (RU), Дуплищева Наталья Витальевна (RU), Коновальчиков Артем Владимирович (RU), Лощилов Антон Геннадьевич (RU)

Традиционно поиск потерявшихся людей производят пешими отрядами, с применением специальной внедорожной техники, а также активно применяют беспилотные летательные аппараты, которые производят поиск путем видео наблюдения, в том числе с применением технологий искусственного интеллекта. Предложенный метод является новым и позволит усилить, используемые на текущий момент подходы и сократить время поиска. Кроме перечисленных, известным является способ проведения поисково-спасательных работ, представленный в описании к патенту РФ №2 698 893, опубл. 30.08.2019 Бюл. № 25, МПК:A62B 99/00. Способ включает: введение, перед запуском беспилотного летательного аппарата (БПЛА), по радиоканалу, координат зоны поиска (в частности, пострадавшего или группы пострадавших), формирование траектории полета БПЛА в район поиска, определение границ поиска, осуществление поиска ОП с помощью телевизионной и инфракрасной (ИК) видеокамеры с выделением ОП посредством программного обеспечения на основе нейросети с последующим уточнением его оператором. При необходимости способ подразумевает ретрансляцию данных через сеть связи и бортовых ретрансляторов других БПЛА. В случае плохой видимости в условиях леса поиск людей данным способом проблематичен. Преимуществом нашего способа является то, что радиоволны диапазона 900, 1800 МГц проникают в лесной массив на расстояние до нескольких километров, что позволяет обнаруживать людей в условиях леса, в условиях тумана, а также в ночное время.