За пределами дронов и ИИ: переосмысление будущего гуманитарного разминирования

Я работаю с дронами с 2014 года, но начало войны на Украине стало поворотным моментом в моей карьере. С 2022 года я сосредоточился на изучении того, как дроны могут быть использованы для автоматизации гуманитарного разминирования: какие возможности им необходимы и как технологии могут сделать эти работы более безопасными и эффективными. В рамках этой работы я внимательно слежу за деятельностью Женевского международного центра по гуманитарному разминированию (ЖМЦГР), посещайте их мероприятия и регулярно общайтесь с их экспертами.

Рассматривая решения на основе дронов в сочетании с ИИ, они на самом деле полезны только на этапе нетехнического обследования (NTS) процесса гуманитарного разминирования. Это означает, что дроны сканируют большие площади и собирают данные. Затем модель машинного обучения анализирует эти данные, чтобы отметить регионы, которые может быть содержат мины. Не точные места мин.

Техническое обследование (TS), которое подтверждает и картирует загрязненные территории, по-прежнему опирается на персонал с металлоискателями, обученными собаками и механическими машинами разминирования. Они отправляются в заминированную зону, чтобы точно определить местоположение опасностей.

Процесс по-прежнему долгий, рискованный и дорогостоящий:

• В 2023 были 15 жертв среди саперов в трех странах
• При нынешних темпах ликвидация всех ВПВ займет более 100 лет.
• Стоимость обезвреживания одной мины составляет В 50-100 раз больше стоимости производства одного

Мины также продолжают представлять угрозу для гражданского населения – по крайней мере, было зафиксировано 5,757 жертв мин/ВПВ в 2023 году.

В этой статье я объясняю, почему текущие решения на основе беспилотников не подходят для технического обследования (самого дорогого и трудоемкого этапа на данный момент), и делюсь своим видением наилучшего способа исправить ситуацию.

Обнаружить мины под почвой или растительностью практически невозможно.

Дроны со стандартными оптическими или тепловизионными камерами обычно делают снимки с одного угла, направленного вниз. Такой подход хорошо подходит для обнаружения аномалий на уровне поверхности, но не позволяет обнаружить зарытые или скрытые мины. По этой причине дроны в основном используются для нетехнических обследований в гуманитарном разминировании.

Одно из передовых решений – Safe Pro AI – сообщает, что у них всего 5 процентов уровня обнаружения в регионах с деревьями и кустарниками.

Хотя это и менее актуально для Украина, где большинство мин разбросано по земле, вместо того, чтобы быть похороненным, ситуация совершенно иная (например) для Камбоджа:

• От конфликтов 4-х и 6-х годов осталось 1970-90 миллионов мин
• Более 64,000 1979 жертв с XNUMX года, среди которых основными жертвами стали дети

Неметаллические и старые металлические мины труднее обнаружить даже на поверхности.

Неметаллические мины составляют значительную часть наземных мин в нынешних и бывших зонах конфликта. Они намеренно разработаны так, чтобы их нельзя было обнаружить обычными металлоискателями.

Визуально неметаллические мины трудно обнаружить. Они не светятся, не выделяются на снимках и не видны на тепловизионных камерах. Металлоискатели и магнитометры либо пропускают их, либо вызывают слишком много ложных срабатываний.

Таким образом, современные средства обнаружения на базе беспилотников часто вообще не обнаруживают неметаллические мины.

Когда дело доходит до старых металлических шахт, коррозия меняет их внешний вид и поведение, поэтому они сливаются с землей и плохо реагируют на инструменты обнаружения. Деформированные еще сложнее идентифицировать на снимках.

А поскольку эти мины сложнее обнаружить, на их поиск и обезвреживание уходит гораздо больше времени, или они остаются скрытыми и подвергают риску как саперов, так и мирных жителей.

Зависимость от погоды и времени суток

Если мы говорим о дронах с RGB и мультиспектральными камерами, то им нужен дневной свет. В облачных, слабоосвещенных или затененных местах (леса, руины) качество изображения и обнаружения объектов также падает.

Тепловое обнаружение, в свою очередь, лучше всего работает на рассвете или в сумерках, когда земля и шахта различаются по температуре. В полдень солнце нагревает все одинаково, снижая контраст.

В то время как дождь и мокрая почва размывают детали поверхности, изменяют цвет и температуру почвы и могут скрыть нарушения почвы или тепловые аномалии. Снег просто покрывает визуальные маркеры и выравнивает температуру поверхности, делая мины необнаружимыми.

Использование беспилотников только в определенное время значительно замедляет даже этап разминирования NTS, особенно в районах с непредсказуемой погодой.

Технология очень дорогая.

В 7 пострадавших странах по оценкам, противопехотные Площадь минного загрязнения достигает более 100 км².

Согласно тесты в Украине, разминирование с помощью новой технологии может вырезать стоит от $3000-5000 до $600-800 за гектар, что все равно составляет $70,000 XNUMX за квадратный километр. А в некоторых районах она может значительно превышать стоимость самой земли.

Основная причина высоких затрат — многочисленные ложные тревоги, которые воспринимаются как реальные угрозы. В среднем команда обезвреживает более 50 предполагаемых мин, чтобы обнаружить только одну настоящую мину.

Наиболее сильно загрязнённые территории находятся в развивающихся странах. Они не могут позволить себе разминирование без финансирования со стороны международных организаций или правительств.

Расходы также слишком высоки для бизнеса, чтобы вмешаться. Как только разминирование станет достаточно дешевым, компании могут сдавать в аренду заминированные земли при условии, что они их очистят. Взамен они получат долгосрочное пользование за символическую цену и некоторые налоговые льготы.

Решение?

Вместе с моей командой мы исследовали методы, которые позволяют собирать больше данных, видеть сквозь листву и почву и при этом сохранять достаточное разрешение.

Примером перспективного направления развития является проект исследователей из Университета ОвьедоОни испытывают систему георадара с синтезированной апертурой (GPR-SAR) на основе антенной решетки, установленную на беспилотном летательном аппарате.

Их летная проверка в реалистичных сценариях доказала, что технология решает следующие проблемы:

1) Радар точно определяет местоположение мины, и вручную остается только ее обезвреживание или уничтожение.

Используя все возможные пути радара (полностью мультистатическая конфигурация), они получили изображения с высоким разрешением, на которых зарытые цели выглядели ярче и четче. И смогли с точностью обнаружить сложные цели, такие как небольшие, неметаллические и неглубоко зарытые объекты, такие как пластиковые противопехотные мины, деревянные нажимные пластины и трубы из ПВХ.

2) Решение может работать днем ​​и ночью, в любую погоду и даже при умеренной растительности.

Вот как это работает:

• Посылает радиолокационные импульсы в землю.
• Обнаруживает отражения от изменений под поверхностью (например, пластика, металла, пустот).
• Создает трехмерные изображения недр с точностью до сантиметра, объединяя радиолокационные сигналы от нескольких пар передатчик-приемник (Tx-Rx) и положений полета.

Решение все еще имеет свои ограничения, но, исходя из моего опыта, это наиболее актуальное направление исследований и разработок на данный момент.

Одно из главных преимуществ георадара — это объём собираемых данных. Чем больше данных, тем выше точность распознавания и классификации с помощью ИИ. Это повышает эффективность работ по обследованию и расчистке, а также сокращает общие затраты на 50% и более.