Технические науки
526

Цифровые копии памятников и ловушки для дронов

Цифровые копии памятников и ловушки для дронов

Два года Новгородский университет реализует стратегию развития в рамках программы «Приоритет 2030». В ней участвует 106 вузов из 49 регионов России. Учёные НовГУ работают над проектами в двух направлениях — «Интеллектуальная электроника» и «Университет как генератор культурной идентичности».

Нишевые военные разработки

Разработки в сфере интеллектуальной электроники условно делятся на две группы. Первая — устройства непосредственно для военных целей. Их создаёт Научно-­исследовательская лаборатория цифровой обработки сигналов. По заказу московского НПП «Салют» и петербургского НИИ «Вектор» разрабатываются вычислители для радиолокационных станций. Для концерна «Ростех» НИЛ ЦОС создаёт блоки формирования сигналов системы помехопостановщиков.

— В основе вычислителей — сложные математические алгоритмы, — рассказал проректор НовГУ по научной работе Андрей Ефременков. — Устройства формируют цифровой сигнал с помощью антенн, которые установлены, например, на военных кораблях. Его посылают, принимают и обрабатывают наши вычислители. Учёные НовГУ обладают компетенциями не только в сфере разработки алгоритмов и софта, но и в области создания «железа». Мы сами эти вычислители делаем в лаборатории, а это очень сложные в конструктивной части решения. Разработками шумоподобных сигналов занимаются немногие — это очень нишевая вещь.

Вычислители для РЛС и имитаторы воздушного пространства собираются в НовГУ и работают по разработанным в вузе алгоритмам. Программное обеспечение для их использования также создано новгородскими учёными

Ещё один эксклюзивный продукт лаборатории — цифровой двойник помеховой и целевой обстановки, фактически имитирующий воздушное пространство. Разработки ведутся для предприятий «Ростеха».

— Цифровые двойники нужны для тестирования и отладки военной техники, — пояснил Андрей Ефременков. — Возьмём, к примеру, машину, которая обеспечивает работу ПВО. На ней стоят локаторы, радиолокационные станции и другое оборудование. До эксплуатации нужно убедиться, что машина работает корректно. Но, чтобы протестировать такую технику, нужно запустить воздушную цель и сбить её. Это довольно затратно. Цифровой двойник — сигнал, имитирующий цель. Его транслирует небольшое устройство с рупором. Использование двойника позволяет минимизировать затраты.

Ключевые партнёры НовГУ в консорциуме по созданию этой линейки продуктов — Научно-­образовательный центр мирового уровня «ТулаТЕХ» и Санкт-Петербургский электротехнический университет.

Ловцы беспилотников

Вторая группа разработок — двойного назначения. Они могут применяться и для военных, и для гражданских нужд. В интересах РЖД и компании «Новые технологии телекоммуникации» создаются сети управления движением малоразмерных беспилотников. В них используются радары кругового обзора. Эти устройства позволяют обнаруживать БПЛА в радиусе до 15 километров, контролировать и сопровождать их.

— Это крайне важно с точки зрения охраны объектов критической инфраструктуры — например, ТЭЦ и мостов, — рассказал Андрей Ефременков. — Сеть представляет собой, по большому счёту, аналог аэродромной системы, которая сопровождает большие самолёты. Благодаря малой мощности излучения наша разработка не опасна для здоровья и может размещаться в черте города.

Малогабаритные радиолокационные станции позволяют обнаруживать беспилотники в радиусе до 15 километров, контролировать и сопровождать их

Для МЧС и РЖД создаётся система всепогодного мониторинга земли с воздуха. Она будет идентифицировать объекты и оценивать их параметры. Разработка представляет собой радар бокового обзора картографирования поверхности для сверхмалых БПЛА.

— За счёт движения беспилотника маленькая антенна «растягивается» в большую, — пояснил Андрей Ефременков. — Прибор может рисовать изображение, которое формируется в радиодиапазоне как видеокартинка. Это важно для работы в сложных условиях — метель, туман, плохая видимость. Луч радара пробивает листву и позволяет посмотреть, что происходит в лесу. Устройство может применяться и военными, и гражданскими службами для поиска объектов и людей.

В работе над проектами участвуют лаборатории Передовой инженерной школы, Инжиниринговый центр радиоэлектронного прототипирования и региональный Дизайн-центр микроэлектроники.

Цифровые двойники памятников

Лаборатория BIM-технологий создала цифровую копию шести новгородских памятников (на изображении — облако точек, полученное в результате сканирования церкви Андрея Стратилата в кремле)

По направлению «Университет как генератор культурной идентичности» работает 10 проектных команд. Лаборатория BIM-технологий создала методику сохранения памятников с помощью их цифровых копий. В её основе — результаты лазерного сканирования объектов культурного наследия.

— Сначала создаётся точная цифровая копия архитектурного сооружения в виде облака точек, — описал методику заведующий лабораторией BIM-технологий Кирилл Вареник. — На основе полученного результата формируется информационная модель памятника. Она содержит полный спектр данных об объекте: информация о материалах конструкций и элементов, результаты обследований, экспертиз и реставрационных работ разных лет.

Методику рассчитывают использовать не только в Великом Новгороде, но и в других регионах России.

— Новгородские реставраторы часто жалуются на отсутствие чертежей древних соборов и церквей, — отметил Кирилл Вареник. — Для проведения работ они порой вынуждены вручную обмерять памятники. Это отнимает много времени и не гарантирует точных результатов. Наша модель позволяет легко просчитать площади и объёмы. Особенно это важно для сооружений со сложными фасадами. Сохраняется и информация о внутреннем убранстве.

Цифровая модель содержит полный спектр данных о памятнике: информацию о материалах конструкций и элементов, результатах обследований, экспертиз и реставрационных работ разных лет

Над проектом также работают сотрудники Института археологии РАН и Новгородского музея-­заповедника, студенты и проектные команды НовГУ. Уже оцифровано шесть объектов культурного наследия.

Двойники памятников будут интересны и обычным туристам. Создаётся приложение, которое позволит увидеть, как выглядела, например, церковь в разные периоды времени.

— В дополненной реальности будут воссозданы модели утраченных зданий по сохранившимся чертежам, — рассказал Кирилл Вареник. — Любой пользователь сможет прийти на место, где ранее располагался интересующий его объект, и на смартфоне изучить картинку с воссозданным памятником. У разработки есть зарубежный аналог. Но сейчас он недоступен.

Приложение могут представить в 2023 году.

Город-университет

Ещё одна группа учёных анализирует влияние вузов на экономику городов, развитие креативной среды и активность молодёжных сообществ.

— Наша задача — с одной стороны научно, а с другой — доступно рассказать о том, что такое город, который можно назвать городом-университетом, — пояснила начальник управления образовательных программ НовГУ Наталья Федотова. — Какое преимущество даёт его существование региону? Важно выявить механизмы, внутренние и внешние факторы, которые делают город городом-университетом, а также место вуза или, например, его кампуса в локальной идентичности.

По гипотезе новгородских учёных, городом-университетом может быть и крупный центр с большим количеством конкурирующих вузов, и небольшой город с одним ведущим высшим учебным заведением.

— Мы рассматриваем кейсы Томска и Великого Новгорода, — рассказала Наталья Федотова. — В части российских исследований, на которые мы опираемся, отмечается, что одной из идеальных моделей является небольшой город с численностью населения до 300 тысяч. Мы выясним, насколько Великий Новгород может быть городом-университетом и что нужно сделать, чтобы он им стал. Наши исследования могут быть масштабированы на другие российские города.