В океане — только спутник: космическая связь для управления беспилотными судами
Развитию беспилотных кораблей способствовали несколько факторов, и прежде всего — необходимость минимизировать нахождение человека в опасной для него окружающей среде. Очевидно, что безопаснее послать в центр тайфуна несколько автоматов, чем большое исследовательское судно. Да и судовладельцу проще отвечать за коллектив, который подает команды судну из центра управления на берегу, чем за тот, что оказался в океане посреди мощного шторма. К тому же само влияние человека на ситуацию не всегда благоприятно: как минимум, три четверти аварий являются следствием воздействия человеческого фактора.
Вспышка COVID-19 серьезно повлияла на отношение моряков к своей работе: после проведенных нескольких месяцев фактически взаперти многие из них решили сменить род деятельности. Отток квалифицированных кадров плюс общая тенденция к старению экипажей и падению престижа морских профессий привела к дефициту кадров, набору менее квалифицированных работников и, как следствие, возросшей вероятности человеческой ошибки. Поэтому беспилотные суда воспринимаются как выход из непростой ситуации, которая с течением времени только усугубляется.
И, наконец, самый весомый фактор — цена. Прежде всего, это поняли военные и исследователи: гораздо дешевле послать в нужный район океана несколько беспилотных ботов (каждый из которых сильно дешевле исследовательского или разведывательного судов), чем полноценную экспедицию. Хотя бы по той причине, что не нужно тратиться на создание минимально приемлемых условий обитания экипажа. Сторожевые беспилотные катера оказались дешевле, и после нескольких лет экспериментов с ними ВМФ нескольких стран переходит к более крупным кораблям, а в США в мае этого года создается Unmanned Surface Vessel Division (USVDIV) — первый дивизион беспилотников, отвечающий за внедрение и эксплуатацию судов уже класса эсминца.
Беспилотный автоматический тримаран Mayflower (именно так по устоявшейся легенде называлось судно, на котором в Америку прибыли первые поселенцы из Европы) с первой попытки преодолел только 11% пути через Атлантику. Со второй — после остановки на Азорских островах для починки генератора — уверенно приближается к североамериканскому берегу.
Но гораздо интереснее использование беспилотного судна в акватории с очень интенсивным движением. В середине мая этого года беспилотный контейнеровоз вышел из Токийского залива и проделал путь длиной около 800 км, встретив за свой сорокачасовой рейс около 500 других судов и совершив более ста маневров уклонения.
Но есть одно условие, которое никак не обойти создателям морских беспилотников — связь. И только спутниковая связь, охватывая всю территорию Земли, включая океаны, является единственным вариантом подключения судна в отрыве от береговой зоны.
OneWeb выходит на рынок
Ранее, в январе 2021 года, FCC опубликовала уведомление с просьбой прокомментировать, как наилучшим образом использовать диапазон 12 ГГц. Компании Dish и RS Access провели исследования, в которых утверждается, что наземные сети 5G могут работать на частоте совместно со спутниковыми сетями на низкой околоземной (НОО) орбите, такими как Starlink или OneWeb. В исследовании говорилось, что общенациональная сеть 5G будет создавать помехи менее чем 1% терминалов, работающих с негеостационарными (НГСО) спутниковыми системами. Были приведены решения для смягчения этих воздействий.
OneWeb, который запустил больше половины группировки и начал предоставлять сервис в нескольких северных регионах, вошел в альянс с крупным игроком maritime-рынка — Speedcast, с которым и протестировал работу своей системы с морскими приложениями.
По результатам испытаний, Алистер МакКи (Alastair McKie), один из руководителей компании Fugro, занимающейся морскими исследованиями и активно использующей беспилотные суда, сказал, что малая задержка и высокая скорость будут важны для эксплуатации автономных судов. И что OneWeb должен справиться с большими объемами данных — до 50 Гб — ежедневно передаваемых на берег. Сегодня же большая часть данных либо обрабатывается на борту судов, либо передается пакетами. Беспилотные корабли Fugro сегодня оборудованы VSAT производства Intellian для работы с геостационарными (ГСО) спутниками в Ku-диапазоне, не позволяющими осуществлять оперативное управление из-за высокой задержки сигнала.
Задержка в сети OneWeb составляет 70 мс, что выигрышно смотрится по сравнению со 180 мс в среднеорбитальных группировках и более 600 мс при связи через геостационарные спутники.
В этом году OneWeb реализует пилотные проекты, а в следующем уже предложит свои услуги на maritime-рынке. Помимо Speedcast своими партнерами по дистрибуции оператор объявил Marlink и Applied Satellite Technologies, по оборудованию — Intellian.
И, наконец, самый весомый фактор — цена. Прежде всего, это поняли военные и исследователи: гораздо дешевле послать в нужный район океана несколько беспилотных ботов (каждый из которых сильно дешевле исследовательского или разведывательного судов), чем полноценную экспедицию. Хотя бы по той причине, что не нужно тратиться на создание минимально приемлемых условий обитания экипажа. Сторожевые беспилотные катера оказались дешевле, и после нескольких лет экспериментов с ними ВМФ нескольких стран переходит к более крупным кораблям, а в США в мае этого года создается Unmanned Surface Vessel Division (USVDIV) — первый дивизион беспилотников, отвечающий за внедрение и эксплуатацию судов уже класса эсминца.
Беспилотный автоматический тримаран Mayflower (именно так по устоявшейся легенде называлось судно, на котором в Америку прибыли первые поселенцы из Европы) с первой попытки преодолел только 11% пути через Атлантику. Со второй — после остановки на Азорских островах для починки генератора — уверенно приближается к североамериканскому берегу.
Но гораздо интереснее использование беспилотного судна в акватории с очень интенсивным движением. В середине мая этого года беспилотный контейнеровоз вышел из Токийского залива и проделал путь длиной около 800 км, встретив за свой сорокачасовой рейс около 500 других судов и совершив более ста маневров уклонения.
Но есть одно условие, которое никак не обойти создателям морских беспилотников — связь. И только спутниковая связь, охватывая всю территорию Земли, включая океаны, является единственным вариантом подключения судна в отрыве от береговой зоны.
OneWeb выходит на рынок
Ранее, в январе 2021 года, FCC опубликовала уведомление с просьбой прокомментировать, как наилучшим образом использовать диапазон 12 ГГц. Компании Dish и RS Access провели исследования, в которых утверждается, что наземные сети 5G могут работать на частоте совместно со спутниковыми сетями на низкой околоземной (НОО) орбите, такими как Starlink или OneWeb. В исследовании говорилось, что общенациональная сеть 5G будет создавать помехи менее чем 1% терминалов, работающих с негеостационарными (НГСО) спутниковыми системами. Были приведены решения для смягчения этих воздействий.
OneWeb, который запустил больше половины группировки и начал предоставлять сервис в нескольких северных регионах, вошел в альянс с крупным игроком maritime-рынка — Speedcast, с которым и протестировал работу своей системы с морскими приложениями.
По результатам испытаний, Алистер МакКи (Alastair McKie), один из руководителей компании Fugro, занимающейся морскими исследованиями и активно использующей беспилотные суда, сказал, что малая задержка и высокая скорость будут важны для эксплуатации автономных судов. И что OneWeb должен справиться с большими объемами данных — до 50 Гб — ежедневно передаваемых на берег. Сегодня же большая часть данных либо обрабатывается на борту судов, либо передается пакетами. Беспилотные корабли Fugro сегодня оборудованы VSAT производства Intellian для работы с геостационарными (ГСО) спутниками в Ku-диапазоне, не позволяющими осуществлять оперативное управление из-за высокой задержки сигнала.
Задержка в сети OneWeb составляет 70 мс, что выигрышно смотрится по сравнению со 180 мс в среднеорбитальных группировках и более 600 мс при связи через геостационарные спутники.
В этом году OneWeb реализует пилотные проекты, а в следующем уже предложит свои услуги на maritime-рынке. Помимо Speedcast своими партнерами по дистрибуции оператор объявил Marlink и Applied Satellite Technologies, по оборудованию — Intellian.
Гибридная сеть Inmarsat
Inmarsat использует все имеющиеся в распоряжении оператора активы и предлагает для связи с беспилотными кораблями комбинацию из всех ему на сегодня доступных вариантов: спутниковые сети Global Xpress (GX) в Ka-диапазоне, а также FleetBroadband в L-диапазоне и в зоне действия наземных сетей — LTE.
Система была испытана компанией Sea-Kit осенью 2021 года на небольшом беспилотном судне Maxlimer в Великобритании. Испытания носили демонстрационный характер, поскольку Sea-Kit рассчитывает доказать — в первую очередь представителям береговой обороны — что такие суда могут выполнять задачи быстрее, эффективнее и с меньшим риском для персонала, чем обычные, с экипажем. И в июле 2021 года Sea-Kit получила первый сертификат беспилотных морских систем.
В долгосрочной перспективе Inmarsat рассчитывает развивать связь для автономных судов в рамках своей программы Orchestra, где будут объединены ГСО-спутники Inmarsat и Ка-, и L- диапазонов, со спутниками на низкой орбите и наземными сетями 5G.
И 19 мая компания заявила, что успешно протестировала прототип сотовой сети, позволяющей судам переключаться со спутниковой на наземную связь, используя другие корабли в качестве ретрансляторов. После испытаний оператор ожидает, что корабли, соединяясь между собой и берегом, образуют сеть, позволяющую судам иметь надежную высокоскоростную связь в тридцатикилометровой области от наземных вышек. При выходе из этой зоны связь бесшовно переходит на спутниковые каналы. Inmarsat заявляет, что такая сеть обеспечит пропускную способность по 100 Мб/с на каждое судно.
Система была испытана компанией Sea-Kit осенью 2021 года на небольшом беспилотном судне Maxlimer в Великобритании. Испытания носили демонстрационный характер, поскольку Sea-Kit рассчитывает доказать — в первую очередь представителям береговой обороны — что такие суда могут выполнять задачи быстрее, эффективнее и с меньшим риском для персонала, чем обычные, с экипажем. И в июле 2021 года Sea-Kit получила первый сертификат беспилотных морских систем.
В долгосрочной перспективе Inmarsat рассчитывает развивать связь для автономных судов в рамках своей программы Orchestra, где будут объединены ГСО-спутники Inmarsat и Ка-, и L- диапазонов, со спутниками на низкой орбите и наземными сетями 5G.
И 19 мая компания заявила, что успешно протестировала прототип сотовой сети, позволяющей судам переключаться со спутниковой на наземную связь, используя другие корабли в качестве ретрансляторов. После испытаний оператор ожидает, что корабли, соединяясь между собой и берегом, образуют сеть, позволяющую судам иметь надежную высокоскоростную связь в тридцатикилометровой области от наземных вышек. При выходе из этой зоны связь бесшовно переходит на спутниковые каналы. Inmarsat заявляет, что такая сеть обеспечит пропускную способность по 100 Мб/с на каждое судно.
Iridium — глобальный оператор
Iridium сегодня позиционирует себя как единственная в мире по-настоящему глобальная спутниковая сеть, обеспечивающая надежную связь для беспилотных и автономных судов, работающих в любой точке планеты. Базовая технология — Iridium Certus, на рынке присутствует линейка терминалов — Thales VesseLINK 700, Gobham Sailor 4300, Intellian C700.
Чтобы активнее осваивать рынок беспилотных судов, оператор заключил партнерское соглашение с компанией Unmanned Systems Technology.
Специально для беспилотных аппаратов, как морских, так и летающих, разработан и с успехом применяется модуль Flylogix, который используется для мониторинга морских выбросов, контроля инфраструктуры, передачи данных, управления и контроля за объектами.
Iridium сегодня позиционирует себя как единственная в мире по-настоящему глобальная спутниковая сеть, обеспечивающая надежную связь для беспилотных и автономных судов, работающих в любой точке планеты. Базовая технология — Iridium Certus, на рынке присутствует линейка терминалов — Thales VesseLINK 700, Gobham Sailor 4300, Intellian C700.
Чтобы активнее осваивать рынок беспилотных судов, оператор заключил партнерское соглашение с компанией Unmanned Systems Technology.
Специально для беспилотных аппаратов, как морских, так и летающих, разработан и с успехом применяется модуль Flylogix, который используется для мониторинга морских выбросов, контроля инфраструктуры, передачи данных, управления и контроля за объектами.
Сатком ориентирован на круизы и цифровизацию кораблей
Традиционные операторы — в первую очередь Eutelsat, Intelsat и SES — рассматривают maritime как перспективный и быстрорастущий сектор, и даже оптимизируют под его потребности свой спутниковый сегмент. Правда, основное направление их деятельности нацелено на цифровизацию кораблей, внедрение облачных сервисов, и, конечно же — предоставление пассажирам и членам экипажей высокоскоростного интернет-доступа. Eutelsat, являясь одним из мажоритарных акционеров OneWeb, уже тем самым является участником бизнес-кейсов этого оператора. SES эксплуатирует свою среднеорбитальную группировку и готовится к ее обновлению в этом году. Intelsat не так давно заявил о реализации стратегии мультиорбитальности. Т.е., вне всяких сомнений, все три оператора готовятся к оказанию услуг с малой задержкой сигнала и нацелены на работу в морском секторе. Скорее всего, если обслуживание беспилотных судов станет им интересно как отдельный бизнес, эти операторы так или иначе себя там проявят. Но пока никаких конкретных решений или бизнес-кейсов в этой области ими не представлено.
Активность в этом направлении проявил Yahsat: правительственное подразделение этого оператора — Yahsat Government Solutions — подписало Меморандум о взаимопонимании с морской компанией Al Seer Marine, где одним из пунктов отмечено тестирование беспилотных судов с усовершенствованной связью в движении. Видимо, в ближайшее время могут последовать аналогичные инициативы операторов Азиатско-Тихоокеанского региона (или глобальных операторов с прицелом на этот регион), поскольку там развитие беспилотных судов идет крайне активно.
Традиционные операторы — в первую очередь Eutelsat, Intelsat и SES — рассматривают maritime как перспективный и быстрорастущий сектор, и даже оптимизируют под его потребности свой спутниковый сегмент. Правда, основное направление их деятельности нацелено на цифровизацию кораблей, внедрение облачных сервисов, и, конечно же — предоставление пассажирам и членам экипажей высокоскоростного интернет-доступа. Eutelsat, являясь одним из мажоритарных акционеров OneWeb, уже тем самым является участником бизнес-кейсов этого оператора. SES эксплуатирует свою среднеорбитальную группировку и готовится к ее обновлению в этом году. Intelsat не так давно заявил о реализации стратегии мультиорбитальности. Т.е., вне всяких сомнений, все три оператора готовятся к оказанию услуг с малой задержкой сигнала и нацелены на работу в морском секторе. Скорее всего, если обслуживание беспилотных судов станет им интересно как отдельный бизнес, эти операторы так или иначе себя там проявят. Но пока никаких конкретных решений или бизнес-кейсов в этой области ими не представлено.
Активность в этом направлении проявил Yahsat: правительственное подразделение этого оператора — Yahsat Government Solutions — подписало Меморандум о взаимопонимании с морской компанией Al Seer Marine, где одним из пунктов отмечено тестирование беспилотных судов с усовершенствованной связью в движении. Видимо, в ближайшее время могут последовать аналогичные инициативы операторов Азиатско-Тихоокеанского региона (или глобальных операторов с прицелом на этот регион), поскольку там развитие беспилотных судов идет крайне активно.
А как у нас
Российский оператор ФГУП «Космическая связь» уже предоставляет ШПД и критически важную для безопасности судовождения связь на 415 кораблях. Особенно важным является арктический регион, где спутники ГП КС позволяют бесшовно охватить всю акваторию Северного морского пути. На спутники оператора возлагается ведущая роль по предоставлению современных цифровых услуг экипажам, обеспечению работы морских корпоративных сетей, передачи данных мониторинга окружающей среды и ледовой обстановки.
ГП КС при этом — участник пилотного российского проекта по разработке и испытанию автоматического судовождения и дистанционного управления судами. Технология морского VSAT позволит осуществлять связь и управление беспилотными судами по всей зоне охвата спутниками ГП КС, и в первую очередь — в водах, омывающих РФ.
Проект ведет федеральный информационно-координационный центр «Маринет», и в этом году по его инициативе Российский университет транспорта, Харбинский инженерный университет, Сеульский и Уханьский технологический университет создали совместную Лабораторию технологий автономного судовождения.
Российский оператор ФГУП «Космическая связь» уже предоставляет ШПД и критически важную для безопасности судовождения связь на 415 кораблях. Особенно важным является арктический регион, где спутники ГП КС позволяют бесшовно охватить всю акваторию Северного морского пути. На спутники оператора возлагается ведущая роль по предоставлению современных цифровых услуг экипажам, обеспечению работы морских корпоративных сетей, передачи данных мониторинга окружающей среды и ледовой обстановки.
ГП КС при этом — участник пилотного российского проекта по разработке и испытанию автоматического судовождения и дистанционного управления судами. Технология морского VSAT позволит осуществлять связь и управление беспилотными судами по всей зоне охвата спутниками ГП КС, и в первую очередь — в водах, омывающих РФ.
Проект ведет федеральный информационно-координационный центр «Маринет», и в этом году по его инициативе Российский университет транспорта, Харбинский инженерный университет, Сеульский и Уханьский технологический университет создали совместную Лабораторию технологий автономного судовождения.
Регулярные рейсы первых российских беспилотных судов должны начаться в 2025 году.
15/07/2022 АНАЛИТИКА