«Одиссея» по-русски: какие технологии для поиска пропавших людей в лесу разрабатывают спасатели-добровольцы

В прошлом году «Хайтек» поговорил с Григорием Сергеевым, председателем поисково-спасательного отряда «Лиза Алерт». Он рассказывал о том, как технологии могут упростить поиск пропавших без вести людей, в том числе, о проекте «Одиссея» — конкурсе, направленном на создание технологий для поиска в лесу.

Для нашей страны особенно актуальна проблема поиска в лесу. Человек здесь может замерзнуть даже летом, промокнув из-за росы рано утром. Поэтому искать пропавшего надо быстро — а для этого нужно много людей, которые будут прочесывать лес. Поисково-спасательные отряды используют программное обеспечение для смартфонов, дроны, а также, когда это возможно, вертолеты. Но эти технологии недостаточно эффективны.

Чтобы найти новое решение, в России БФ «Система» запустил технологический конкурс «Одиссея», к которому в качестве экспертов привлек технологических специалистов и поисково-спасательные отряды. В этом году квалификационный этап «Одиссеи» проходил 10–13 июня на полигоне в Калужской области.

В эту инициативу были вовлечены около 1 000 человек, среди которых — студенты, предприниматели, ученые, разработчики, представителей поисково-спасательных отрядов и властей. Заявки на участие подали 130 инженерных команд из 42 городов России. 44 заявки прошли экспертную оценку проектной документации. 17 из них участвовали в квалификационных испытаниях. И лишь четыре команды справились с задачей: смогли найти статиста, изображавшего потерянного в лесу человека в зоне 2х2 км.

Они разделят между собой гранты на 20 млн рублей, а осенью будут в финале бороться за призовой фонд в 45 млн рублей. Зона будет уже больше — 20 км в диаметре, или 314 кв. км. Если технологии команд-финалистов будут усовершенствованы до такой степени, — они сработают практически в любых условиях.

Почему существующие технологии работают неэффективно?

Чтобы искать людей, лес прочесывают пешком. Можно предположить, что лучше использовать дроны и вертолеты. Но у них есть ряд проблем:

• Тепловизор не видит ничего через кроны деревьев летом, а зимой — не увидит человека в плотной одежде.
• На видео с дронов обнаружить людей невозможно — зато можно на фото, но для этого отсматривать придется тысячи фотографий. Это многие часы работы для человека.
• Возникают проблемы со связью: забудьте о мобильном интернете, в лесах покрытие может быть нулевое.

С какими технологиями команды смогли справиться с задачей?

Команда «Находка»

В Якутии большие территории и относительно маленькое население — если человек заблудится в лесу, ему не позавидуешь. Он может несколько дней ходить и никого не встретить. Особенно сложно найти ориентиры в пасмурную погоду или дождь. Человек просто погибнет.

Технологии «Находки»

Поисково-спасательные маяки, генерирующие звуковые и световые сигналы и передающие автоматически в штаб поиска свои координаты при активации маяка потерявшимся человеком.

Преимущества

• Длительное время работы.
• Всепогодность.
• Простота использования.
• Большой радиус действия маяков (до 3 км).

Команда «Находка» уже использует прототипы своих маяков в Якутии. Технологию она разрабатывала с учетом поведения потерявшегося человека, его психологии. Когда человек слышит звук цивилизации, он идет к нему. Смысл идеи в том, чтобы объединить усилия потерявшегося человека и поисковой группы. Потерявшийся человек получает ориентир.

«С 2011 года у нас была эскадрилья беспилотной авиации — квадрокоптеры, самолеты, — рассказывает Николай Находкин. — Этап, когда кажется, что сверху все видно, что нужен беспилотник с камерой или тепловизор, мы прошли. В солнечный день тепловизор плохо работает, а через густую крону — и с камеры ничего не видно. И люди в лес у нас почему-то идут в камуфляже, как на войну. Поэтому в итоге мы перешли от сложного к более простому, универсальному».

«Когда люди собирают грибы и ягоды в лесу, один из них возвращается в машину и гудит, чтобы собрать остальных. Мы решили сделать такой автономный гудок», — добавляет Находкин.

Специальные маяки расставляются по заведомо большому периметру предполагаемой зоны, в которой потерялся человек. При установке маяков необходимо учитывать характер леса и погоду — чтобы человек точно не прошел между двух маяков.

Они гудят три раза каждые пять минут. Услышав гудок в первый раз, человек может подумать, что ему показалось. После второго он прислушается. Третий даст ему понять, в каком направлении идти. И чем ближе к гудку, тем четче определяется источник звука. Ночью включается проблесковый маячок. Так человек находит маяк с запиской, нажимает кнопку и начинает ждать. Также у маяка его ждут спички, вода и галеты.

Принцип следующий: во-первых, окружить, а во-вторых, уже в середине участка начать поиск с квадрокоптера, тепловизора, с собаками. А если какой-то маяк срабатывает, спасатели получают сигнал и, зная координаты этого маяка, отправляются забирать человека. Чтобы прочесать лес, при таком подходе не нужно много людей, а достаточно группы из четырех-пяти профессиональных или даже непрофессиональных спасателей. Пользоваться маяком можно научиться за десять минут по инструкции.

Мы испытывали нашу методику поиска, и уже есть спасенные люди. Мы даже на маяках начали звездочки рисовать. На одной «дудочке» уже две звездочки. Мы бы хотели, чтобы технология была доступна для людей: чтобы в любой деревне, в администрации, стояли несколько маяков, позволяющих найти человека без вертолетов и МЧС.

Николай Находкин

Сам маяк имеет гудок, компрессор, источник энергии и кнопку, которая посылает радиосигнал. Десять маяков способны покрыть расстояние в 10 км. У команды были сложности в подборе гудка: пожарная сигнализация, например, противно пищит, а в лесу звук такой же гасится через 300–400 м, тут нужны низкие тона.

Каждый маяк сам по себе является ретранслятором, поэтому не надо поднимать лишний раз квадрокоптер для получения сигнала. На данный момент его сборка в штучном экземпляре стоит около 33 тыс. рублей, но будет снижена в случае массового производства.

Николай Находкин на выставке «Комплексная безопасность — 2019» стал лауреатом инновационного конкурса МЧС РФ «Есть идея».

Команда «Вершина»

Команда «Вершина» разработала решение, которое представляет собой устройство весом в 1,5 кг. Вес будет уменьшаться в процессе доработки. Носителем может служить любой беспилотник, способный летать с такой нагрузкой.

Один из основных элементов — тепловизор. Российские аналоги такого тепловизора делают в среднем пять-шесть кадров в секунду, а данное устройство способно на 50 кадров в секунду изначально. После того, как команда вмешалась в электронику, частота снизилась до 30, но этого оказалось достаточно.

Обновленная прошивка устройства позволяет увидеть человека даже через деревья. С исключениями: через густые кроны, допустим, клена, при солнечной погоде и температуре 32 °С это решение не сработает.

Преимущества

Возможность работы в ночное время за счет доработанного тепловизора с собственным ПО для обработки полученных данных.

Прямо на борту ПО ищет тепловые аномалии. Как только в кадр попадает аномалия, похожая на человека, в ход идет 24-мегапиксельная камера — она делает снимки, которые вместе с изображениями с тепловизора отправляются в штаб. Если в кадре точно человек, к месту оперативно выдвигаются спасатели. Если изображения только вызывают подозрения, второй беспилотник направляется для продолжения съемки.

Себестоимость такого решения без учета труда программистов — около 700 тыс. рублей. Из них около 500 тыс. приходится на тепловизор, из которого после доработки 70% комплектующих оказались ненужными.

Много сил было вложено в нейросеть для распознавания образов. Без такой системы человека обнаружить невозможно: за 20 минут полета дрон делает 2,5 тыс. снимков, их даже несколько человек будут отсматривать очень долго.

«Вершина»

Команда «MMS Rescue»

Радиомаяки команды «MMS Rescue» при активации образуют единую радиосеть обмена данными. Каждый маяк издает звуковой и световой сигнал, слышимый на расстоянии от 500 м до 1 км. Он оснащен кнопкой «Нажмите и ждите помощь». После нажатия на кнопку сигнал поступает на близлежащие маяки и через них доходит до спасателей. По координатам первого маяка выдвигается поисковая группа.

Сеть поисковых маяков. Небольшие габариты маяков предоставляют широкий выбор способов доставки на точки размещения.

Особенность: все маяки образуют единую сеть радиообмена, что позволяет охватывать большую площадь и получать информацию об активации маяка с дальних участков зоны поиска, даже если радиосигнал от маяка до штаба не доходит напрямую.

Преимущества

• Возможность доставки дронами.
• Всепогодность.
• Работа с минимальным участием человека.

Размещать маяки можно разными способами — можно ходить или же использовать моторизированную технику, сбрасывать с летательных аппаратов. По завершении устройства нужно собрать.

Наша команда — это группа энтузиастов из ряда отраслей: технологической, ИТ, космической. Мы до того, как начали разрабатывать свою заявку, поштурмили и выбрали основные критерии для технологического решения: низкая себестоимость и простота использования.

MMS Rescue

Себестоимость маяка сейчас составляет около 1 500 рублей. Компоненты — общедоступные, их можно купить в магазинах, торгующих радиодеталями. Батареи хватает на трое суток в летний период, зимой этот показатель меньше. Существующие образцы также можно дорабатывать — использовать другой источник питания, дополнять припасами вроде воды и шоколадки, которые помогут потерявшемуся человеку продержаться до прихода спасателей.

После финала команда планирует дорабатывать систему, чтобы сделать ее более интегрированной в общую спасательную операцию, расширить покрытие, обеспечить связь с авиа- и спецсредствами, с пешими группами, чтобы у оператора на планшете или компьютере была видна зона покрытия и все движущиеся единицы.

Мы шли не куш сорвать. У нас есть идея, которая должна быть полезна для человечества. Если система спасет хотя бы одного человека, мы уже не зря собрались.

MMS Rescue

Команда «Стратонавты»

В команде «Стратонавты» есть аттестованные спасатели, которые работали в соответствующих формированиях. Они понимают, что дорогие решения будут недоступны частным спасательным отрядам, а если появятся в государственных, то будут лежать в сейфе — «чтобы не сломали».

Поисковый комплекс, объединивший БПЛА и сеть спасательных радиомаяков.

Особенностью решения является то, что все компоненты комплекса объединены в радиосеть, где каждый узел сети является также и ретранслятором, что позволяет организовать поиски на большой площади и слаженно координировать работу всех компонентов поисковой системы.

Преимущества

• Возможность координировать несколько технологий поиска одновременно для достижения лучшего результата.
• Ретрансляция сигнала позволяет вести работу на большой площади.

Компания «Стратонавтика» с 2010 года является оператором стратосферных запусков, проводит образовательные программы, научные миссии и коммерческие запуски.

Поэтому было решено брать готовые решения — например, в качестве носителя маяков, которые стали основой комплексного решения, выбрали дроны DJI Mavic.

Сбрасываемые маяки имеют GPS, а также медленный радиомодуль, который передает координаты. Скоростной канал не нужен — данных не так много. Чтобы обеспечить большую зону покрытия, каждый из маяков является ретранслятором, как и каждый дрон и дополнительные маячки у участников поисково-спасательной операции. Зона покрытия составляет от 500 до 1 000 м в диаметре. Если же от маяка нет сигнала, к нему посылается дрон и принимает его сверху.

Каждый маячок имеет светозвуковую сигнализацию. Человеку достаточно нажать на кнопку, чтобы обнаружить себя.

Каждый человек в группе имеет дополнительный маячок. Он меньше по размеру и оснащен Bluetooth-модулем, чтобы подключиться к смартфону или планшету с Android. Это позволяет видеть в онлайн-режиме все средства, которые есть на данный момент во время поиска. Если есть сигнал хоть от одного маяка, человек видит всю карту, всех дронов и передвижение всех групп.

Главным преимуществом системы команда считает возможность ее масштабирования. Когда речь идет о глобальном поиске, нужно просто задействовать больше устройств. Решение не зависит от мобильной связи. Оно ориентируется на GPS/ГЛОНАСС.

Поскольку носитель — это дрон, который можно купить в любом магазине техники, он доступнее по цене. Модели DJI Mavic в зависимости от комплектации оснащаются камерами с 30-кратным зумом и тепловизорами. Управлять им можно легко, а обучиться этому — быстро.

Сам маячок сейчас стоит 5–7 тыс. рублей при штучном производстве, но это изменится после начала серийного выпуска.

Над чем нужно работать?

Эксперты выделили несколько интересных технологий, которые могут быть использованы для поиска людей в лесу.

Летом работает звуковое взаимодействие с потерявшимся человеком. Когда листва плотная и не просматривается камерами, и тепловизор не видит под пологом, а поможет только ночью, могут сработать звуковые сигналы. Например, от маяков, которые сбрасывают на лес беспилотники. Хорошие результаты показали решения, использовавшие звук как основу или же как элемент в комплексе. Благодаря этому подходу команды могли выманить человека на открытое пространство и там его зафиксировать.

Зимой нужно дорабатывать этот комплекс с применением тепловизора. Он работает на больших пространствах, но ему обязательно нужна нейросеть в качестве помощника. Нейросеть должна обрабатывать, помогать находить тепловые аномалии и распознавать их — отличать животное от человека. Это позволит находить локацию потерявшегося, чтобы затем его забрать.

Нейросети должны обучаться на снимках, чтобы они составляли короткий список изображений, которые сможет отсмотреть человек. При этом алгоритмы должны работать прямо на борту — на беспилотном летательном аппарате. Иначе нужно ждать их возвращения и копировать данные на сервер, и тут только на копирование может уйти около 20 минут.