SWARMER

Τα Μη Επανδρωμένα Εναέρια Συστήματα (Unmanned Aerial Systems – UAS) έχουν καταστεί απαραίτητα μηχανήματα για την επίγνωση της κατάστασης και την τακτική υποστήριξη στις σύγχρονες αμυντικές επιχειρήσεις. Η τρέχουσα γενιά UAS βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στα Παγκόσμια Δορυφορικά Συστήματα Πλοήγησης (GNSS) για τον εντοπισμό θέσης τους και την εκτέλεση αποστολών. Ωστόσο, σε “απαιτητικά” περιβάλλοντα, κακόβουλες ενέργειες έχουν στόχο την εκμετάλλευση πιθανών ευπαθειών εφαρμόζοντας τακτικές ηλεκτρονικού πολέμου, συμπεριλαμβανομένων των παρεμβολών (jamming) και της παραπλάνησης (spoofing) σημάτων, για να εμποδίσουν την πρόσβαση σε δορυφορική επικοινωνία. Τέτοια απαιτητικά περιβάλλοντα μπορούν να καταστήσουν τα τυπικά τηλεχειριζόμενα συστήματα μη-αποτελεσματικά, περιορίζοντας την επιχειρησιακή ικανότητα των αμυντικών δυνάμεων να εντοπίζουν στόχους ή να επιτηρούν περιοχές ενδιαφέροντος με ασφάλεια. Επομένως υπάρχει επιτακτική ανάγκη για συστήματα που μπορούν να λειτουργούν αυτόνομα και αξιόπιστα χωρίς εξωτερικά σήματα πλοήγησης ή συνεχείς ζεύξεις δεδομένων με επίγειο σταθμό.

Το έργο SWARMER θέλοντας να αντιμετωπίσει αυτές τις απαιτήσεις στοχεύει στην ανάπτυξη ενός ισχυρού πλαισίου λειτουργίας για αυτόνομα σμήνη drones, σχεδιασμένο ειδικά για περιβάλλοντα χωρίς GNSS πρόσβαση. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα που λειτουργούν σε ένα μεμονωμένο UAS ή επεξεργάζονται δεδομένα συγκεντρωτικά στο σμήνος, το SWARMER δίνει έμφαση σε κατανεμημένες και αποκεντρωμένες μεθόδους αλλά και στη σύντηξη πολλαπλών αισθητήρων (LiDAR, οπτικούς, θερμικούς αισθητήρες κλπ), για την χρήση έξυπνων τεχνικών μάθησης προκειμένου να επιτύχει αυτόνομη πλοήγηση, αποτελεσματική ολοκλήρωση αποστολών και λήψη αποφάσεων. Ο στόχος είναι να παραδοθεί ένα κλιμακωτό σύστημα όπου τα drones λειτουργούν ως ένα σμήνος, χρησιμοποιώντας αποκεντρωμένες στρατηγικές για τον διαμοιρασμό εργασιών και την επίγνωση της κατάστασής τους. Οι κύριοι στόχοι του έργου SWARMER περιλαμβάνουν:

● Να σχεδιάσει και να αναπτύξει ένα ισχυρό σύστημα αυτόνομης πλοήγησης που συνθέτει δεδομένα από ετερογενείς αισθητήρες για λειτουργία χωρίς την ανάγκη για GNSS δεδομένα.
● Να σχεδιάσει και να ενσωματώσει ωφέλιμα φορτία υπολογιστικής Edge AI υψηλής απόδοσης, ικανά να υποστηρίξουν μεγάλα υπολογιστικά φορτία για πλοήγηση και επεξεργασία τεχνητής νοημοσύνης εντός αυστηρών περιορισμών Μεγέθους, Βάρους και Ισχύος.
● Να αναπτύξει αποκεντρωμένες συμπεριφορές σμήνους και πρωτόκολλα επικοινωνίας Οχήματος-προς-Όχημα (V2V), επιτρέποντας στο σμήνος να αυτο-οργανώνεται, να ανακάμπτει από απώλειες και να κατανέμει εργασίες χωρίς κεντρικό ελεγκτή.
● Να υλοποιήσει συνεργατικά μοντέλα για ταυτόχρονο εντοπισμό και Χαρτογράφηση (C-SLAM), επιτρέποντας στο σμήνος να χτίσει συλλογικά έναν χάρτη του πεδίου πλοήγησης και να εντοπίσει τη θέση των μελών του σχετικά μεταξύ τους.
● Να χρησιμοποιήσει προηγμένους αλγορίθμους AI/ML για εντοπισμό αντικειμένων σε πραγματικό χρόνο, αναγνώριση απειλών και δυναμικό σχεδιασμό διαδρομής σε πολύπλοκα περιβάλλοντα.
● Να σχεδιάσει μια ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική συστήματος για ένα ανθεκτικό σμήνος UAS ικανό για εύρωστη λειτουργία σε περιβάλλοντα χωρίς GNSS με ηλεκτρονικές παρεμβολές.
● Να επικυρώσει το ολοκληρωμένο σύστημα μέσω της συμμετοχής σε τέσσερις ετήσιες τεχνολογικές προκλήσεις, δοκιμάζοντας το σμήνος σε ρεαλιστικά σενάρια αυξανόμενης πολυπλοκότητας (εσωτερικού, εξωτερικού και υβριδικού χώρου) για να διασφαλιστεί η επιχειρησιακή ετοιμότητα.

Το ΕΚΕΤΑ (CERTH) κατέχει κεντρικό τεχνικό ρόλο στο έργο SWARMER, ηγούμενο του πακέτου εργασίας για την “Κλιμακωσιμότητα και Βελτιστοποίηση”. Το ΕΚΕΤΑ είναι υπεύθυνο για τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη των βασικών αλγορίθμων αυτόνομης πλοήγησης και αντίληψης που αποτελούν τον “εγκέφαλο” του σμήνους. Αυτό περιλαμβάνει πρωτοποριακή έρευνα σε ισχυρές μεθόδους SLAM βασισμένες σε όραση και LiDAR για εντοπισμό θέσης σε χώρους χωρίς πρόσβαση σε GPS, ανάπτυξη συστημάτων δυναμικού σχεδιασμού διαδρομής και αποφυγής εμποδίων καθοδηγούμενα από AI, και βελτιστοποίηση μοντέλων για την αξιοποίηση πλαισίων σύντηξης αισθητήρων για αποκεντρωμένη νοημοσύνη σμήνους. Μέσω αυτών των προσπαθειών, το ΕΚΕΤΑ διασφαλίζει ότι το σύστημα SWARMER επιτυγχάνει τα υψηλά επίπεδα αυτονομίας, ανθεκτικότητας και κλιμακωσιμότητας που απαιτούνται για την επιτυχή ανάπτυξη σε δυναμικά περιβάλλοντα.

Κοινοπραξία

IKNOWHOW SA, Greece
DEUTSCHES ZENTRUM FUR LUFT – UND RAUMFAHRT EV, Germany
APPLIED INTELLIGENCE ANALYTICS LIMITED, Ireland
ETHNIKO KENTRO EREVNAS KAI TECHNOLOGIKIS ANAPTYXIS, Greece
ETRA INVESTIGACION Y DESARROLLO SA, Spain
SIGNALGENERIX LIMITED, Cyprus
STOWARZYSZENIE POLSKA PLATFORMA BEZPIECZENSTWA WEWNETRZNEGO, Poland
ICARUS SWARMS, France
THALES, France