Głównym celem projektu „Detekcja, klasyfikacja i śledzenie okrętu podwodnego przy użyciu roju bezzałogowych statków powietrznych przenoszonych przez platformę nawodną” jest opracowanie roju Bezzałogowych Statków Powietrznych zdolnych do detekcji, klasyfikacji i śledzenia Okrętu Podwodnego.
Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych odpowiedzialny jest za opracowanie systemu informatycznego umożliwiającego planowanie misji i jej przesyłanie do roju Bezzałogowych Statków Powietrznych, a także za rejestrację, wizualizację i archiwizację uzyskanych danych na podkładzie mapy elektronicznej. Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych bierze również udział w badaniach, symulacyjnych oraz na modelu fizycznym, algorytmów do wykrywania i lokalizacji Obiektów Podwodnych na podstawie sygnałów z hydrofonów, klasyfikacji źródeł hałasu podwodnego oraz jego śledzenia, w tym z wykorzystaniem sztucznej inteligencji.
Projekt powstaje przy współpracy Akademii Marynarki Wojennej, Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, JSW Nowe Projekty SA oraz Wojskowej Akademii Technicznej.
Wartość projektu: 11 860 373 zł
Wkład ze środków krajowych: 11 702 866 zł
Data podpisania umowy: 23.01.2023 r.
Realizacja projektu w terminie latach 2023 - 2026
Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu badań naukowych na rzecz obronności i bezpieczeństwa państwa pn. „Rozwój nowoczesnych, przełomowych technologii służących bezpieczeństwu i obronności państwa” pk. „SZAFIR” - konkurs nr 4/SZAFIR/2021.
Cel główny
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 R-BSP z wykorzystaniem głośnika podwodnego generującego zadane sygnatury hydroakustyczne, czyli tzw. imitatora OP.
Cele szczegółowe
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.
Planowane efekty
Efektem końcowym projektu będzie demonstrator technologii na VI Poziomie Gotowości Technologicznej (PGT) Roju Bezzałogowych Statków Powietrznych (R-BSP) zdolny do wykonywania zadań detekcji, klasyfikacji i śledzenia podwodnego źródła sygnału hydroakustycznego o zadanej sygnaturze, zbliżonej do sygnatury Okrętu Podwodnego (OP). Bezzałogowe Statki Powietrzne (BSP) wyposażone będą w hydrofony do detekcji pola hydroakustycznego imitatora OP.
Rezultatem końcowym projektu będzie również dokumentacja techniczna demonstratora technologii zawierająca w szczególności parametry taktyczno-techniczne R-BSP w tym parametry eksploatacyjne związane ze startem i lądowaniem BSP na wodzie jak i na platformie nawodnej. Ponadto, dokumentacja techniczna zawierać będzie opisy wykorzystanych do śledzenia OP metod wraz z ich oceną dokładności uzyskaną na podstawie badań symulacyjnych, badań na modelu fizycznym, jak i finalnie na zbudowanym demonstratorze technologii. Przedstawiony będzie syntetyczny opis wyników z przeprowadzonych testów detekcji oraz klasyfikacji OP na podstawie wybranych sygnatur hydroakustycznych.
Oddzielnym rozdziałem dokumentacji będzie opis wykorzystanych sieci neuronowych wraz z wynikami ich dokładność w procesie detekcji, klasyfikacji i śledzenia imitatora OP. Przedstawiony zostanie również opis systemu informatycznego do planowania misji, rejestracji, wizualizacji i archiwizacji wyników misji, jak i rezultatów przetwarzania sygnałów hydroakustycznych.
Konsorcjum
Projekt realizowany przez konsorcjum w składzie: Akademia Marynarki Wojennej – lider, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Wojskowa Akademia Techniczna, Jastrzębska Spółka Węglowa S.A.
