Аналіз та адаптація методів виявлення безпілотних літальних апаратів із застосуванням LiDAR-технологій

Abstract

У часи воєнного стану на території України проблема опанування повітряного простору та швидкого знаходження безпілотних літальних апаратів (БПЛА) стає надзвичайно важливою. Оскільки дрони активно застосовуються як у цивільній, так і у військовій сферах, виникає нагальна потреба у створенні високоточних та стійких технологій для їх розпізнавання та визначення точного розташування у просторі. Серед привабливих сенсорних рішень для вирішення такого завдання виокремлюється LiDAR (Light Detection and Ranging) – технологія, що дозволяє збирати детальну тривимірну інформацію про оточення, незважаючи на зовнішнє освітлення. У цій бакалаврській роботі виконано впорядкований розгляд актуальних методів пошуку безпілотних літальних апаратів (БПЛА) із залученням LiDAR-технологій, з огляду на особливості їх використання у ситуаціях загостреної безпеки повітряного простору нашої держави. Проаналізовано основи роботи систем LiDAR, їх поділ залежно від типу випромінювання, робочої довжини хвилі, способу сканування та структури формування отриманого сигналу. Значну частину уваги зосереджено на техніках роботи з хмарами точок, алгоритмах виявлення об'єктів у тривимірному просторі, а також використанні підходів машинного навчання та глибоких нейронних мереж для автоматизованого розпізнавання малих повітряних цілей. У цьому дослідженні також було проведено зіставлення методів, що ґрунтуються лише на інформації, отриманій із LiDAR, із системами, що використовують комплекс сенсорів, куди входять радари, оптичні чи тепловізійні датчики разом із LiDAR. З'ясовано ключові аспекти технічних перепон, питання, пов'язані з наявністю завад, труднощі, які виникають під час ідентифікації невеликих та високошвидкісних об'єктів, а також окреслено потенціал для покращення продуктивності систем, призначених для виявлення безпілотних літальних апаратів у міській забудові на території України. Отримання цих даних дає змогу застосовувати їх у розробці передових систем спостереження за повітряним простором, посиленні захисту об'єктів життєво важливого значення, а також у створенні комплексних геопросторових рішень, адаптованих до потреб воєнного часу.