Решения СПбГУТ помогут эффективнее управлять беспилотниками

В Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича состоялась защита докторской диссертации Александра Березкина на тему «Разработка и исследование комплекса моделей и методов по уменьшению задержки информационных потоков при взаимодействии с беспилотными системами в гибридных орбитально-наземных сетях связи». Исследование выполнено на кафедре сетей связи и передачи данных по специальности «Системы, сети и устройства телекоммуникаций».

Работа отвечает на вопрос: как сделать так, чтобы оператор беспилотника видел картинку с камеры и отдавал команды практически без запаздывания даже там, где обычная мобильная связь недоступна. Это важно для мониторинга лесных пожаров, поиска людей в чрезвычайных ситуациях, обследования дорог, мостов, трубопроводов и линий электропередачи, контроля сельхозугодий, доставки грузов в отдаленные населенные пункты, а также для работы в Арктике и других труднодоступных регионах.

В режиме FPV запаздывающее видео означает, что человек реагирует на уже прошедшую ситуацию: это повышает риск столкновений, ошибок при облете препятствий и снижает точность выполнения задачи. Чем меньше задержка изображения, тем увереннее оператор управляет беспилотником. Предложенные автором методы позволяют сократить это запаздывание за счет нейросетевого сжатия видео, предсказания будущих кадров и эффективной передачи команд управления. При этом сохраняется качество изображения, достаточное для принятия решений.

По результатам исследований, применение предложенных Александром Березкиным решений позволяет в среднем сократить задержку передачи видеопотока в геостационарной спутниковой сети на 80%, а в наземной мобильной сети 4G/LTE - на 20%. Метод предсказания кадров дополнительно компенсирует от 40 до 120 миллисекунд задержки в зависимости от динамики видеосцены.

Практическая значимость работы подтверждена разработкой нейросетевого видеокодека с низкой задержкой и протокола прикладного уровня FPV-CTVP, обеспечивающего совместную передачу видео, телеметрии и команд управления.

Результаты исследования внедрены в деятельность ФГУП «Космическая связь», АО «РЕШЕТНЕВ» и других компаний, а также используются в СПбГУТ в рамках проекта ИЦК «Спутниковая связь».