АНАЛИЗ РЫНКОВ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ ДЗЗ

UNMANNED AERIAL VEHICLES AND RADAR REMOTE SENSING MARKETS ANALYSIS

Viktor Kuznetsov

candidate of Technical Science, senior teacher of Air Force Academy,

Russia, Voronezh

Valery Derevin

undergraduate of Air Force Academy,

Russia, Voronezh

Ivan Blednyh

teacher of Air Force Academy,

Russia, Voronezh

Anatoly Starkov

teacher of Air Force Academy,

Russia, Voronezh

Eduard Stryapchev

teacher of Air Force Academy,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

Целью данной работы выявление перспективных рынков радиолокационных данных дистанционного зондирования Земли. Проведен анализ рынков и прогнозов развития систем ДЗЗ и БЛА. Сделан вывод о высокой потенциальной востребованности многомерных радиолокационных данных, полученных с помощью БЛА.

ABSTRACT

The aim of this work is to identify promising markets of radar remote sensing data. The analysis of the market and the development of remote sensing systems and UAVs. It is concluded that a high potential demand for multi-dimensional radar data obtained by the UAVs.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат; дистанционное зондирование Земли; радиолокационная станция с синтезированием апертуры антенны; многомерные радиолокационные данные.

Keywords: unmanned aerial vehicle; remote sensing; synthetic aperture radar; multidimensional radar data.

При проведении современных боевых и поисково-спасательных операций, ликвидации чрезвычайных ситуаций, экологического мониторинга и решении ряда других народнохозяйственных проблем важнейшая роль отводится авиационным и космическим средствам дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). При этом основная нагрузка по решению этих задач все чаще возлагается на беспилотные летательные аппараты (БЛА), благодаря возможности их применения в условиях, когда использование пилотируемой авиации и спутников невозможно, неэффективно или экономически необоснованно. Вместе с тем, актуальная на сегодняшний день задача получения качественно новых характеристик подстилающей поверхности и объектов на ней обусловлена использованием синхронных многочастотных, поляриметрических и многопозиционных радиолокационных данных, дающих дополнительную качественную и количественную информацию об объектах исследования, благодаря различному обратному рассеянию и проникновению электромагнитных волн разных диапазонов в различных средах.

Целью данной работы является выявление перспективных рынков радиолокационных данных дистанционного зондирования Земли.

Для достижения поставленной цели необходимо провести анализ рынков ДЗЗ и БЛА, а также оценить долгосрочные перспективы спроса на радиолокационные данные.

Оценка рынка ДЗЗ неоднозначна, поскольку индустрия ДЗЗ в значительной степени завязана на государственное финансирование в рамках гражданских программ и финансирование из оборонных бюджетов, которые обычно закрыты для публикации уже на уровне планов и проектов. Тем более это относится к России. Нормативные положения, которые устанавливают правила распространения геопространственных данных, в том числе обработанных данных ДЗЗ из космоса, формируются госструктурами и определяют темпы и объем этого рынка.

В соответствии с нормативным определением, геопространственная информация – совокупность данных о местности и объектах, расположенных на поверхности Земли, в подповерхностном слое Земли, приповерхностном слое атмосферы Земли и околоземном пространстве, необходимых для использования в различных областях деятельности [2]. Эта информация может быть получена различными средствами – космическими, авиационными. Космическая технология ДЗЗ является наиболее востребованной, сегодня и в ближайшей перспективе объем сервисов ДЗЗ из космоса на рынке геопространственной информации устойчиво оценивались в 43 %.

Ограничение роста мирового рынка спутникового ДЗЗ во многом связывали с проблемами национального нормативно-правового характера, которые ограничивали распространение снимков ДЗЗ с высоким и тем более сверхвысоким разрешением на местности. Однако в 2014 г. правительство США разрешило компании DigitalGlobe продавать спутниковые снимки сверхвысокого разрешения. Таким образом, на мировом коммерческом рынке впервые становится доступна панхроматическая съемка с разрешением до 0,25 м и мультиспектральная до 1 м. Это создает предпосылки роста объема сервисов спутникового ДЗЗ на рынке геопространственной информации в ближайшей перспективе, поскольку США контролирует примерно 61 % рынка спутникового ДЗЗ. Как следствие, формируются условия для роста общей индустрии спутникового ДЗЗ (рисунок 1) [1].

Рисунок 1. Распределение рынка сервисов ДЗЗ между конкурирующими технологиями в 2011–2016 гг.

Как следует из многих аналитических материалов, в последние годы наблюдается повышенный интерес к сервисам спутникового ДЗЗ. Но пока это, в основном, связано с госбюджетами. Однако в последние два-три года начинает более заметно проявляться коммерческая составляющая на этом рынке. В перспективе прогнозируется наращивание этой составляющей. В ряде зарубежных проектов эта задача уже реализуется. Причем как основная тенденция, обеспечивающая достижение этой цели и общую эффективность системы ДЗЗ, связана с многоспутниковыми системами не на основе средних и тяжелых спутников, а на основе небольших спутников типа SkySat, то есть с массой 100–130 кг.

К сожалению, в России индустрия ДЗЗ развивается без учета общемировых тенденций, а решения о проектируемых системах ДЗЗ принимаются без внешней независимой экспертизы. Положительные сдвиги в приближении российской нормативно-правой базы в области ДЗЗ в конце 2014 г. начали просматриваться, но действительно ли они приведут к расширению российского рынка ДЗЗ и тем более российской составляющей на мировом рынке ДЗЗ, пока уверенности нет, в том числе и по причине неоднозначности ряда нормативных положений. По состоянию на 2014 год, доля России на мировом коммерческом космическом рынке ДЗЗ составляла около 0,6 %, что связано с:

• общей неразвитостью отечественной электронной компонентной базы, что не позволяет выйти на рынок производства и поставок наземного оборудования потребителей и терминалы;
• низким уровнем электроники класса Space и Military, что не позволяет создавать полностью отечественные аппараты с большим сроком активного существования, прямо влияющим на уровень рентабельности космической деятельности;
• низким уровнем доступной под адекватные проценты финансовой ликвидности, что не позволяет выходить на рынок новым предприятиям;
• низким уровнем платежеспособного спроса со стороны населения, нуждающегося в услугах космической связи и телевидения;
• малым количеством коммерческих аппаратов и степени проникновения операторов на международные рынки. В частности в орбитальной группировке ОАО Газком находится только 3 аппарата, а у Intelsat около 40;
• низким уровнем информационной оснащенности потребителей космических услуг, что не позволяет создавать сети распространения информации.

Появление на рынке снимков высокого разрешения (менее 1 м для черно-белых и 2,5 м для многоспектральных) с коммерческих спутников открыло новые горизонты использования данных ДЗЗ и способствовало разработке новых методов подготовки продуктов по требованиям заказчика.

В ответ на этот вызов в области аэросъемки были разработаны новые технологии получения пространственных данных в цифровом виде. Хотя, по более ранним оценкам некоторых аналитиков рынка, предполагалось, что космические снимки серьезно потеснят авиационные, по современным данным, оба эти рыночных сегмента продолжают свой рост и успешно дополняют друг друга (рисунок 2).

Рисунок 2. Динамика роста продаж материалов авиационной и космической съемки

В ряде случаев поставщики данных космической и авиационной съемки создали стратегические коалиции для расширения бизнеса каждого из них. В рамках данной работы выявлены вполне достаточные потенциальные возможности для роста рынка данных ДЗЗ в различных его сегментах. Несмотря на то, что в настоящее время приложения в области цифровой картографии, систем электронной администрации, а также для целей национальной обороны и защиты геопространственных данных являются доминирующими на рынке ДЗЗ, все больше ощущаются потребности в разработке систем для органов местного самоуправления, полиции, служб чрезвычайных ситуаций, экологического контроля и т. п.

Малые предприятия предлагают своим заказчикам информационные продукты, созданные на основе сочетания космических и авиационных данных ДЗЗ, что соответствует общим тенденциям рынка и позволит создать новые возможности для других компаний, работающих на этом рынке. Например, только очень малая доля доходов в данной отрасли приходится на некоторые его сегменты с высокими требованиями к точности пространственных данных, таких, как риэлторский и страховой бизнес. Эти сферы бизнеса могут открыть новые возможности для индустрии данных ДЗЗ при условиях, что поставляемая геопространственная информация будет отвечать специфическим потребностям подобных клиентов и что они смогут эффективно работать с такими данными.

В области авиационных систем ДЗЗ переход к технологиям, использующим данные, полученные с помощью обладающих возможностями непосредственной географической привязки и получения альтиметрической информации, открыла новые рынки для составления крупномасштабных планов городов и анализа инфраструктур. Особенно бурное развитие в разработке таких сенсоров и технологий их использования происходит последние 20 лет. Цифровые аэросъемочные камеры в сочетании с бортовыми инерционными и GPS системами представляет собой достаточно экономичное решение для сбора географически привязанной информации, которое способно открыть новые рынки, особенно в случаях, когда стоимость данных ДЗЗ является решающим фактором (рисунок 3).

Рисунок 3. Оценка спроса на различные типы данных авиационной и космической съемки

В настоящее время пользователи данных ДЗЗ рассматривают возможность перехода от использования многоспектральных снимков к применению гиперспектральных и многодиапазонных (радиолокационных) данных. Ожидается повышение спроса на гиперспектральные, радиолокационные (РСА) и лидарные авиационные системы, особенно с учетом того, что сенсорные технологии развиваются очень динамично и обеспечивают все более низкую стоимость работ при более обширном покрытии (рисунок 4).

Рисунок 4. Прогноз объема выручки на мировом рынке ДЗЗ

Из всего состава радиолокационных средств ДЗЗ к системам авиационного базирования относят лишь 23 %, из них размещаемых на БЛА лишь 7 %, так как основными носителями РСА являются космические аппараты, затем самолеты и вертолеты. Также из всего состава радиолокационных средств ДЗЗ выделяют одночастотные РСА (10 % – в основном, на авиационных носителях), многодиапазонные РСА (50 % – в большей степени это космические системы), поляриметрические РСА (5 %), инверсные РСА (5 %) и многопозиционные РСА (30 %). При этом следует учитывать, что современные комические РСА являются многомерными – то есть объединяющими все типы приведенных радиолокаторов. Из данного соотношения можно сделать вывод о перспективности развития многодиапазонных, а в будущем и многомерных данных РСА.

В ближайшем будущем многодиапазонные системы позволят выполнять автоматизированное распознавание объектов, их идентификацию и классификацию. Благодаря этому такие секторы рынка, как национальная оборона, сельское и лесное хозяйство смогут воспользоваться преимуществами современных методов мониторинга изменений. Альтиметрические данные, получаемые радиолокационными системами и лидарами, имеют хороший рыночный потенциал. Эти системы способны обеспечивать данные, необходимые для создания высокоточных ЦМР (DEM), в которых заинтересованы те пользователи, для которых главным является точность и детальность данных о местности (рисунок 5).

Рисунок 5. Оценка реального применения и потребности данных ДЗЗ по критерию необходимой точности (в метрах)

Следует отметить, что не все потребители успевают за бурным ростом компьютерных технологий, особенно в области работы с географическими данными высокого разрешения и точности. Использование данных высокого разрешения часто требует достаточно крупных инвестиций в модернизацию оборудования. Кроме того, проблемы высокой стоимости данных ДЗЗ, задержки в их поставке, а также лицензирования и ограничений их продаж весьма часто отпугивают потенциальных пользователей. Устойчивое развитие отрасли может происходить только при условии постоянного совершенствования технологий и благоприятной государственной политики в отношении сбора и использования данных ДЗЗ, а также исследований и разработок в этой области.

Можно сделать вывод, что современный рынок данных ДЗЗ пока не отвечает запросам научных организаций и государственных заказчиков данных с точки зрения необходимой им точности. В целом индустрия данных ДЗЗ имеет хорошую рыночную динамику, хотя ее дальнейшее успешное развитие будет зависеть от того, насколько законодательство будет тому способствовать. По результатам маркетингового анализа, выявлена тесная деловая связь между частными фирмами, государственными предприятиями и научными учреждениями в этом весьма фрагментированном секторе рынка. Новые технологии, новые типы данных ДЗЗ и многомерных сенсоров для аэрокосмической съемки будут, безусловно, способствовать этому росту.

Наряду с традиционными методами космической и авиационной съемки все более востребованной становится съемка с помощью БЛА (рисунок 6).

Рисунок 6. Соотношение средств получения пространственных данных

Рост востребованности применения БЛА особенно проявился в последние годы – на фоне экспоненциального роста популярности (рисунки 7 и 8) БЛА самолетного и вертолетного типов в коммерческой деятельности. У этой тенденции есть свои положительные и отрицательные стороны. Положительная динамика заключается в том, что общество глубже задумалось о роли БЛА в получении пространственных данных, и это дало ощутимый толчок развитию отрасли в целом.

Рисунок 7. Объемы и прогноз мирового и российского рынков БЛА

Рисунок 8 Общий доход мирового рынка БЛА в 2014–2019 гг.

Лидером в этой области являются США (рисунки 9, а и б). Россия занимает, по различным данным, 0,6 % ... 3 % мирового рынка БЛА. Отрицательная сторона выражается в, опять же, несовершенстве текущего законодательства в отношении БЛА во многих странах и острой необходимости контроля полетной деятельности в связи с общим увеличением численности действующих устройств и опасностью столкновений в зоне действия гражданской авиации. В этом направлении уже ведутся работы по созданию систем автоматического зависимого наблюдения для беспилотных летательных аппаратов. В настоящее время наиболее распространены легкие БЛА среднего (MALE) и ближнего (тактические) действия (рисунок 10, в).

а)

б)

в)

Рисунок 9. Прогноз развития рынка БЛА на 2016–2018 годы: а – вложение средств в развитие БЛА, б – доли региональных рынков БЛА, в – производство БЛА по типам

В России в области создания комплексов БЛА работает полтора десятка крупных и небольших фирм. Все разработчики идут в направлении создания номенклатуры многофункциональных комплексов, способных выполнять разнообразные задачи. В итоге потенциальным заказчикам предлагается множество однотипных образцов БЛА, решающих схожие задачи [3].

Таким образом, результаты анализа рынка БЛА в интересах ДЗЗ показали перспективность развития комплексов с БЛА среднего и ближнего действия как наиболее целесообразных по экономическим соображениям сегментов всего рынка БЛА. Результаты исследования рынка БЛА в России выявили наличие успешно используемых в широком спектре задач образцов БЛА с требуемыми характеристиками.

Если соотношение использования в России радиолокационной съемки на космических и авиационных носителях в целом повторяет мировые соотношения, то рынок применения РСА на БЛА по сравнению с мировым уровнем максимально востребован. Кроме того, рынка многомерных радиолокационных данных в космическом и авиационном сегменте вообще пока не существует. Этим обусловлена полная свобода рынка радиолокационных данных ДЗЗ, полученных с помощью БЛА.

Список литературы:

1. Анпилогов В.Р. Рынок дистанционного зондирования Земли: индустрия и сервисы на рынке ДЗЗ. – М.: ВИСАТ-ТЕЛ, 2015. – 58 с.
2. Балагуров А.А. Анализ действующего российского законодательства в части положений, связанных с приемом, обработкой и использованием данных ДЗЗ. URL: http://www.pandia.ru/text/78/345/1530.php (Дата обращения: 19.10.16).
3. Коршунов Н.А. Обзор состояния рынка беспилотных средств, которые могут быть задействованы для охраны лесов от пожаров // ФБУ «Авиалесоохрана». 04.05.2009. URL: http://www.aviales.ru/files/documents/ 2009/07/obzor%20rynka%20bla.doc (Дата обращения: 19.10.16).