Анкета проекта – участника конкурса

Приложение 1

АНКЕТА ПРОЕКТА – УЧАСТНИКА КОНКУРСА

«Пятьдесят лучших инновационных идей для Республики Татарстан»

Номинация «Старт инноваций»

Дата регистрации: _____________ Номер проекта: ________________

(заполняется представительством АН РТ) (заполняется представительством)

1. Название проекта: _ Разработка способов повышения дальности передачи данных на основе алгоритмов транзитивных методов связи, с использованием беспилотных летательных аппаратов

2. ФИО должность (с указанием наименования и адреса организации) заявителя: ______ Зайдуллин Аунур Айратович __________________________________________________________________

Контактная информация (телефон (ы), e-mail):______________________________________

3. Другие физические лица, участники проекта:

1) Ф.И.О., Адрес, телефон (ы), e-mail _________ Романов Виталий Анатольевич ________________________________ _____________________________________________________________________________________

2) Ф.И.О., Адрес, телефон (ы), e-mail _________ Кузьмин Дмитрий Вячеславович ____________________________ _____________________________________________________________________________________

4. Организация (ии) – партнеры проекта (организационно-правовая форма, название, адрес, ИНН):

1) ____________________________________________________________________________

2)_____________________________________________________________________________

5. Отрасль применения проекта (отметить только одну отрасль):

Нефть и газ		Стройиндустрия
Металлообработка, машиностроение, электроника и приборостроение		Транспортные, авиационные и космические системы
Живые системы (понимаемые как биотехнологии, медицинские технологии и медицинское оборудование)		Рациональное природопользование, Энергетика и энергосбережение
Сельское хозяйство, экология, природопользование, пищевая промышленность, биотехнологии, ветеринария		Информационно-телекоммуникационные системы (программное обеспечение)
Безопасность и противодействие терроризму		Индустрия наносистем и материалов
Химическая промышленность, новые материалы		Образование
Другое: Вписать

Краткая аннотация проекта (не более 10 строк)

Проект нацелен на решение проблемы осуществления связи между двумя удаленными точками. Иногда существует необходимость скрытой передачи данных на определенные расстояния. При этом прямая передача от отправителя к получателю является не самым эффективным методом, если необходимо скрыть канал связи. Для создания такого канала можно использовать несколько маломощных передатчиков, мощность которых будет позволять осуществлять связь, но будет мала для того чтобы можно было с легкостью обнаружить скрытую передачу. Для обеспечения мобильности в такой системе такие передатчики можно установить на беспилотные летательные аппараты, что позволит быстро развернуть канал связи.

Актуальность проекта

В современном мире очень важно иметь качественную и надежную связь для эффективного выполнения поставленных задач. Для её организации необходимо наличие приемника и передатчика, которые, впринципе, разрабатываются уже давно, и схемные решения современных устройств подобного рода позволяют обеспечить превосходное качество связи. Но иногда возникает необходимость построения канала связи, обладающего определенными параметрами, соответствующими предъявляемым требованиям. В рамках проекта мы ставим задачу:

«Имеется две точки, между которыми необходимо осуществить связь, одна из которых находится на территории противника. Таким образом, мы не можем прокладывать какие-либо проводные линии связи или возводить дополнительные сооружения, для обеспечения связи. При этом нельзя допускать возможность перехвата сигнала с целью его расшифровки или определения по нему нашего местоположения. Необходимо создать алгоритм для устройства, которое позволит в кратчайшие сроки организовывать скрытый и защищенный канал связи»

Описание проекта

Разрабатываемый алгоритм предназначен для устройства, которое представляет собой беспилотный летательный аппарат (далее БПЛА), на борту которого установлено ретрансляционное устройство. Для построения канала связи необходимо несколько таких БПЛА и командный центр, из которого будет происходить управление. Командный центр является одной из точек, с которой необходимо осуществить связь.

Управление БПЛА осуществляется по следующей схеме: из командного пункта передаётся управляющий сигнал, предназначенный для конкретного БПЛА. В случае если он находится вне радиуса действия командного пункта, сигнал будет передаваться одному из БПЛА в радиусе действия с учетом максимальной эффективности передачи^[1]. Далее используя данные топологии сети^[2], которая будет создаваться автоматически в процессе полета, а так же задаваться командным центром, будет найден оптимальный путь пересылки сигнала, обеспечивающий наименьшее время отклика. Сигнал будет передаваться от одного узла сети к другому. Когда команды управления дойдут до адресата он передаст в командный пункт сигнал, подтверждающий прием команд, а после – сигнал, подтверждающий выполнение команды. При необходимости передачи данных в командный пункт, они будут передаваться БПЛ аппаратам в радиусе действия передатчика, в соответствии с требованиями эффективности. Дальнейшее передвижение данных будет осуществляться тем же методом что и управление БПЛА – от одного узла сети к другому. Алгоритмы передачи команд или данных командным пунктом или одним из БПЛА представлены в приложении 3.

Главными параметры предлагаемого к разработке устройства являются надежность, защищенность и скрытость канала связи. Мощность передатчиков должна быть мала, но при этом достаточна для использования ограниченного числа БПЛА в группе, чтобы стоимость такого канала связи была соизмерима с его качеством. Должны использоваться современные алгоритмы шифрование и современные технологии связи. Технология CDMA позволит скрыть полезный сигнал среди естественных помех, а использование нескольких передатчиков такого типа будет только еще более усиливать иллюзию беспорядочности радиосигнала. В основном границы применимости устройства определяются ограниченными возможностями БПЛА. В связи с этим к БПЛА предъявляются следующие требования:

1. Малые и средние габариты

2. Дальность полета несколько десятков километров

3. Возможность нести на себе источник питания, способный обеспечить потребности в энергии на несколько часов

[1] – Для передачи данных используется сеть с ячеистой топологией. При этом нам необходимо обеспечить минимальную нагрузку на узлы в сети, в целях обеспечения быстродействия и экономии энергии. Иногда бывает нецелесообразно передавать данные ближайшему или самому дальнему БПЛА в радиусе действия, если в последствие маршрут передачи заведет передаваемые данные в тупик, что помешает выполнению успешной передачи. Поэтому перед пересылкой данных необходимо проанализировать топологию сети и найти оптимальный маршрут следования сигнала, который обеспечит максимальное быстродействие и минимальную нагрузку.

[2] – После вылета БПЛА необходимо определить максимально эффективную структуру сети, позволяющую надежно передавать данные. Эту задачу будет выполнять командный центр. Сами БПЛА будут периодически проверять сохранность узлов связи в сети. В случае выхода из строя одного из БПЛА (он же узел в сети), необходимо произвести перерасчет структуры сети, для того чтобы максимально быстро восстановить связь. Эту задачу берут на себя БПЛА. Каждый БПЛА будет определять, с какими другими БПЛА он может осуществить связь и передавать эту информацию всем БПЛА в зоне передачи. Они, получив эту информацию, проанализируют её, с целью исключения повторной передачи одинаковой информации одному и тому же БПЛА. Например, БПЛА1 передал информацию БПЛА2 и БПЛА3 о том, что он может с ними связаться. Проанализировав полученную информацию, БПЛА2 поймет, что БПЛА3 получил эту информацию, так как с ним связь возможна, и передавать БПЛА3 ту же информацию, что передал БПЛА1 не станет. Вместо этого, он добавит себя в список тех, с кем возможна связь и передаст эту информацию дальше. Таким образом, в конечном итоге, каждый БПЛА будет знать, с кем могут связаться остальные БПЛА, то есть будет иметь карту сети. Данная информация будет передана в командный пункт, где будет, при необходимости, произведен перерасчет структуры сети.

БПЛА должен стремиться сохранить связь с остальными БПЛА. Если уровень сигнала падает до критического, то опираясь на данные местоположения, БПЛА будет стараться выполнить сближение с целью восстановления связи. Остальные БПЛА, в свою очередь, потеряв сигнал с одним из БПЛА, будут стремиться выполнить с ним сближение, с целью восстановления связи, так, чтобы структура сети осталась неизменной. А в случае невозможности восстановления связи будет при необходимости выполнена реструктуризация сети.

Данный метод позволит быстро восстанавливать связь в автоматическом режиме в случае выхода из строя узлов сети. Пояснительные схемы приведены в приложении 3.

Инновационность проекта

Ставится задача осуществления связи между двумя точками. Это можно осуществить несколькими методами. Первый – использование мощных передатчиков. Но у этого метода есть недостатки – передатчики такого рода неудобны к транспортировке, так как имеют высокое энергопотребление, большие габариты и высокую стоимость. И самое главное – сигнал большой мощности легко засечь, а так же обнаружить местоположение его источника, что не позволит реализовать требование скрытности канала, построенного с использованием мощных передатчиков.

Второй способ – использование маломощных передатчиков и ретрансляторов. Такой подход позволит использовать компактные передатчики, потребление энергии которых мало, что обеспечит в свою очередь высокий уровень удобства при транспортировке. Связь на большие расстояния представляется невозможной. Для устранения этого недостатка необходимы пункты ретрансляции сигнала, такие как радиовышки, возведение которых в короткие сроки невозможно. Это и является существенным недостатком такого подхода.

Третий способ – спутниковая связь. Но она также будет являться невыгодной, в связи с ее высокой стоимостью и незащищенностью от перехвата.

В рамках проекта предусматривается разработка устройства, позволяющего выполнить построение канала связи с использованием маломощных передатчиков и ретрансляционных узлов, расположенных на беспилотных летательных аппаратах, что позволит быстро осуществлять быструю организацию связи и выполнение требования мобильности. Требование скрытности и защищенности будет выполняться за счет:

1. Малых мощностей, что затруднит обнаружение передаваемых сигналов.

2. Использование технологии связи CDMA. При этом сигнал будет иметь шумоподобную форму, что затруднит обнаружение и выделение канала.

3. Использования шифрования передаваемых данных

4. Так как сигнал будет ретранслироваться, в случае перехвата будет практически невозможно определить местоположение отправителя, так как где находится первичный источник сигнала неизвестно.

5. Использование специальных антенн обеспечит распространение радиосигнала только в определенных направлениях, что затруднит обнаружение сигнала и позволит экономить энергию.

В настоящий момент из аналогов предлагаемому решению можно выделить проект швейцарских инженеров smarvnet. Они разрабатывают беспилотные летательные аппараты, которые позволят организовывать связь транзитивным методом в районах стихийных бедствий и всевозможных катастроф. Но при этом для управления каждым БПЛА используется отдельное управляющее устройство, используются большие мощности для связи на расстоянии, не используются защищенные технологии передачи данных.

По предварительной оценке стоимость такой системы связи должна быть меньше, чем у второго и третьего способа связи, так как мы экономим на радиооборудовании, за счет единого командного центра, и на устройствах связи, за счет низких требований к мощности и относительной простоте схемной реализации. Основная задача решается программой.

Состояние работ на момент подачи заявки. Интеллектуальная собственность

На момент подачи заявки разработаны общие принципы взаимодействия беспилотных летательных аппаратов между собой. Разработаны в упрощенном виде алгоритмы передачи данных. Обозначена структура сети и основные механизмы её развертывания.

Что необходимо сделать в рамках проекта

В рамках проекта необходимо разработать алгоритм, управления маломощным беспилотным летательным аппаратом и скрытой передачи данных транзитивным методом, а именно:

1. Разработать метод пересылки и приема данных, управления группой беспилотных летательных аппаратов транзитивным методом командным центром

2. Разработать механизмы взаимодействия беспилотных летательных аппаратов между собой для построения максимально эффективного и надежного канала связи

Потенциальные потребители

Основными потребителями будут военные и экстренные службы. Для использования экстренными службами можно не использовать шифрование сигнала и не стараться обеспечить максимальную защищенность канала. Главной функцией станет построение канала связи и передача данных транзитивным методом. Можно использовать мощности, которые позволят покрыть максимально большую территорию. Военным в первую очередь важно защитить передаваемы данные.

Объем необходимых инвестиций

В рамках проекта необходимо осуществить разработку метода и алгоритма связи, поэтому инвестиции пойдут только на оплату работы программистов. Если взять группу из трех программистов, потребовать достижения результата за один год, при этом оплачивать их работу суммой в размере 15 000 руб в месяц, то объем требуемых инвестиций будет составлять 540 000 руб.

Срок окупаемости проекта

В настоящий момент в России наблюдается повышенный интерес к беспилотным летательным аппаратам. Военные конфликты последних лет показали несостоятельность существующих устройств и необходимость в дальнейшем развитии этой сферы. Не так давно были заключены контракты с зарубежными фирмами на сборку иностранных беспилотных летательных аппаратов в Татарстане. Министерство обороны выделило крупную сумму на развития беспилотных летательных аппаратов в России. В связи с этим можно предположить быструю окупаемость данного проекта, так как решаемая проблема является актуальной.

С условиями проведения конкурса, изложенными в положении о конкурсе, согласен _______________________________________ _____________________ ________________

ФИО подпись дата

Настоящую анкету принял __________________________________________________________________

организация (Представительство АН РТ)

_________________________________ _____________________ _________________

ФИО подпись дата

Дата добавления: 2015-09-28