Från skumplan till den mångsidiga SKIF-plattformen: historien om det ukrainska företaget Culver Aviation

Förutom smärta, död och omfattande förstörelse har krig alltid påskyndat den tekniska utvecklingen. Till exempel inledde mänskligheten andra världskriget med flygplan som använde förbränningsmotorer med kolvmotorer och avslutade det med jetmotorer. Nu görs det tekniska språnget med obemannade flygfarkoster (UAV). Naturligtvis har vi alla hört talas om framgångarna med de turkiska Bayraktars eller de ukrainska PD-2 spaningssystemen. Men förr eller senare kommer all teknik som utformats för krig och förstörelse att tillämpas i en fredstidsekonomi. Låt oss minnas, för att föreställa oss omfattningen av dessa förändringar, hur och för vad Internet uppstod, och vad det har blivit för mänskligheten idag. Ukraina är inte bara ett land med modiga krigare som kunde stå emot en mycket starkare angripare. Det är också ett land med uppfinnare, begåvade ingenjörer och hårt arbetande programmerare som kan ta fram produkter och tjänster i världsklass. Vi bör inspireras av sådana exempel och studera deras historia. Hur många av er har hört talas om Culver Aviation? Det är trots allt samma exempel på en ukrainsk organisation som har tagit sig från en dröm och de första prototyperna i ett garage till ett modernt, universellt applikationskomplex som kan stå emot den hårda konkurrensen på en global marknad där dussintals eller hundratals liknande företag redan är verksamma.

Onlinemötet med företagets grundare var speciellt för mig - för första gången i mitt liv var jag i rollen som intervjuare. Jag kände ansvarsbördan och var samtidigt nervös, eftersom jag inte ens kunde se ansiktena på de personer som jag ställde frågor till (företagets VD var bokstavligen fångad mitt i fältet, där han tvingades stanna för att svara på mina frågor). Jag ska också vara uppriktig, jag visste nästan ingenting om UAV:er. Det var en sak att prata och skriva om spel, vilket var vad jag hade gjort hela tiden i min roll som journalist före det fullskaliga kriget. Men här var jag tvungen att ändra vektor drastiskt och till exempel ta reda på vad de olika formfaktorerna för UAV är och vad upplösningen på moderna digitala kartor är. Denna kommunikation är verkligen både häpnadsväckande och inspirerande, för om det finns entreprenörer som redan planerar och utvecklar ultramoderna högteknologiska produkter för fredstid, då är vi verkligen en oövervinnlig nation som kommer att övervinna alla hinder.

Var började det hela?

I april 2014, när kriget i Donbass började, började människor som ville hjälpa våra krigare att dyka upp. Det var så frivilliggruppen EyeTech, som så småningom skulle bli NPP ITEC, uppstod i Kiev. Dess mål var att skapa ukrainska luftövervakningssystem som skulle rädda våra soldaters liv. EyeTechs första steg kan jämföras med Apples, eftersom de första flygplanen monterades i ett garage med hjälp av egna medel. Inte ens då tänkte man på kontor, ett stort team eller kontrakt. Det fanns bara en önskan om att skapa något eget och hjälpa våra lödare. Vid skapandet användes skumplan och elektronik som bas, som köptes i Kina och monterades redan i Ukraina.

Resultaten tog inte lång tid - i slutet av september producerade de de första proverna av obemannade flygplan och presenterade dem på en utställning i Ukrainas statliga luftfartsmuseum. Vid den tiden började en ny teknikindustri växa fram i Ukraina.

En av de första utställningarna där Eyetech visade upp sin utveckling. Ukrainas statliga luftfartsmuseum, 2014 (Källa: ITEC)

Regelbundna tester i olika regioner i Ukraina ledde till allt bättre modifieringar av flygplanet, och det hade en fransk autopilot, men det var fortfarande mycket långt från modern UAV-standard. Till exempel överförde den koordinaterna för sin egen position snarare än koordinaterna för de objekt som fångades i kameran.

Nya förändringar

I december 2014 omvandlades EyeTech-teamet till NPP ITEC. Teamet tillverkade luftburna spaningskomplex på beställning och fortsatte att förbättra dem. Den främsta drivkraften bakom utvecklingen på den tiden var militären, så teamet lyssnade på deras feedback. De utvecklade också nödvändiga funktioner: de installerade en högprecisionskamera, en värmekamera och ett batteri som ger upp till 2 timmars autonom flygning.

ITEC:s kärnkraftverk testar sina UAV:er (Källa: ITEC)

Mellan 2014 och 2016 lyckades ITECH tillverka flera dussin komplex för flygspaning. Och militären, med hjälp av ITECH:s UAV:er, överlämnade uppskattningscertifikat och en ukrainsk flagga signerad av de stridande.

Vektorförändring och investeringar

Sedan 2016 har det varit möjligt att tillverka kompositskrov - med kevlar, glasfiber och kolfiber. Att fastställa beräknad aerodynamik för att enkelt kunna replikera den. Företaget har också genomfört intensivutbildningar för anställda och startat produktion av lågvolymprodukter.

I mitten av 2016 hade företaget en vändpunkt - de insåg att UAV:n var lovande för civil användning och fokuserade helt på den. ITES fokuserade på jordbrukssektorn, tecknade snart sina första kontrakt med stora marknadsaktörer och fortsatte att utvecklas i denna riktning.

År 2021 investerade TECHIIA i företaget och skapade Culver Aviation på grundval av detta. Företaget är engagerat i övervakning - flygfotografering, grödövervakning, fältmätning, sökning och identifiering av värmekällor. Och kartläggning - skapa visuella och NDVI-kartor (Normalized difference vegetation index) - en numerisk indikator på kvaliteten och kvantiteten av vegetation på fältområdet. Det omfattar även topografiska kartor, kartor över vattenbrist och skapande av ortofotokartor - en digital bild av ett område med hjälp av flygfotografier.

Culver Aviations UAV skannar av terrängen (Källa: Culver Aviation)

Kunde något ha gjorts annorlunda om man hade börjat om från början? Alexander har två synpunkter på denna fråga - å ena sidan fanns det inget annat sätt i Ukraina och nu skulle mer eller mindre samma sak ha valts. Å andra sidan, som Oleksandr säger: "Jag borde ha åktutomlands, där reglerna och dynamiken är annorlunda. Jag skulle ha tillbringat mycket mindre tid än här".

För den som vill veta mer: vad påverkar flyget?

Avstånd och varaktighet för SKIF UAV-flygningen

Till att börja med är förberedelsetiden för start 15 minuter. Flygtiden är upp till 2 timmar och det maximala avståndet är 130 km. Jag bör notera att flygtiden och avståndet beror på väderförhållandena och ruttens komplexitet. UAV:n lyfts upp i luften med automatisk handstart med hjälp av en 40 m lång elastisk katapult. Som tillval finns även katapultstart från en pickup-katapult.

Väderförhållanden

Rekommenderad vindhastighet är upp till 10 m/s under flygning. Högsta tillåtna hastighet upp till 14 m/s under flygning. Driftstemperatur -15 till +35°C.

SKIF:s uppkomst och dess kapacitet

Efter två års tester och dussintals försök började ITEC bygga in allt mer av sin egen elektronik och sina egna algoritmer i flygplanet. Och hösten 2015 började man utforma sitt eget skrov, och året därpå presenterades SKIF UAV-skrovet.

Det mest intressanta är att utsidan av skrovet knappt har förändrats, och om du jämför vad som fanns inuti flygplanet 2016 och idag - det är två olika UAV:er", säger Alexander Danilenko, VD för Culver Aviation.

Vid utformningen och utvecklingen av skrovet ägnades stor uppmärksamhet åt formen på UAV:ns faktor. Man beslutade att låta den vara densamma som det skumflygplan som ITEC började sin resa med. SKIF:s vingspann är 1,5 meter, och dessa dimensioner gör UAV:n mobil, den kan enkelt placeras i ett bagageutrymme. Oleksandr Danylenko påminner om att det var just det som var deras uppgift - kompakthet: "Vi mätte bagaget så att det skulle kunna slängas in i bilen och åka dit det behövdes. För stora flygplan behöver man en pickup eller en buss. Så vi bestämde oss för en formfaktor på en och en halv meter."

ITEC hade tre olika SKIF-modeller. SKIF TRAINER - för utbildning av nybörjare och amatörflygmodellerare. SKIF NDVI - för jordbrukstillämpningar som att mäta fältkonturer och övervaka grödornas hälsa med Parrots multispektrala kamera Sequoia. Och SKIF MAPPER - för flygfotografering, kartläggning, mätning av fältkonturer och ytor. Med tiden kom företaget fram till en enhetlig och mångsidig SKIF-plattform, som nu är grundpelaren i Culver Aviations flotta.

SKIF UAV:s formfaktor(Foto: itec.ua)

Hur kameran i UAV:n har förändrats

2014 satte ITEC en 10MP-kamera i de första prototyperna och det ansågs coolt. Under 2015-2016 var den redan 20MP, och dagens SKIF har en 60MP-kamera, och det intressanta här är att flygplanets storlek förblir densamma. Kamerorna som installeras ombord på UAV kan enkelt köpas i en butik, men det finns en sak. Innan en kamera monteras ombord monteras den i ett speciellt hölje, vilket minskar vikten med 30%.

När man väljer kamera är det också viktigt vilken uppgift UAV:n ska utföra. Multispektrala kameror används för att producera NDVI-fältkartor (Normalized Difference Vegetation Index). Allt beror på den aktuella uppgiften.

Princip för multispektral kamera. (NEON Vetenskap)

Upplösning för digitala kartor

SKIF-flygningens varaktighet på en laddning - upp till 2 timmar. Under denna tid kan den skanna 1900 hektar mark från en höjd av 500 meter med en upplösning på 5 centimeter per pixel.

Från en höjd på 100 meter är det 1 centimeter per pixel. Återigen beror allt på den aktuella uppgiften. Vanligtvis är 5 centimeter per pixel tillräckligt för kunderna. Det intressanta är att de som behöver 1 centimeter per pixel kommer att få betala mer för terrängskanning. Inte med en faktor 5, men det kommer att vara 2-3 gånger skillnaden. När allt kommer omkring måste du gå lägre och spendera samma tid för att fånga ett mindre område.

Illustration: Culver Aviation

Bildkvalitet, atypisk för ett flygplan av denna storlek - 61 MP Sony Alpha A7 Mark 4-kameran ger en upplösning på 1 cm per pixel från 100 meter, så att du kan se enskilda löv och små stenar på vägen.

Vilka uppgifter kan SKIF utföra?

1. Jordbrukssektorn - för att mäta fält, övervaka grödornas tillstånd, övervaka problem i rätt tid.
2. Naturreservat - för att bedöma resurser, övervaka olaglig avverkning, förfina spårkartor och exakt lokalisera platser.
3. Naturkatastrofer - bedöma omfattningen av förstörelse och skador, konsekvenser av översvämningar
4. Vägar - bedöma det visuella tillståndet för dem och närliggande anläggningar, beläggningskvalitet, analysera terräng- och höjdskillnader före design.
5. Spontana avfallsdeponier - analysera områden och ansamlingar.
6. Rör, kraftledningar - kontrollera integriteten, hitta snabbt platser där det har uppstått brott.

Vad finns inuti SKIF?

• Nyttolast: UAV: n har en luftburen geodetisk mottagare med kinematisk realtidsteknik (RTK) - en tillämpning av geodesi för att korrigera vanliga fel i moderna satellitnavigeringssystem. UAV:n har också kinematisk efterbehandling (PPK) med globalt satellitnavigeringssystem (GNSS) - den fastställer koordinater (position) med hjälp av en Rover (mobil GNSS-signalmottagare) och en korrigeringsprocess efter datainsamlingen med hjälp av korrigeringar från en referensstation, vilket möjliggör resultat med 1 cm noggrannhet och 20 Hz uppdateringsfrekvens utan att planimetrisk förberedelse behöver utföras.
• Navigation: navigationssystem från TERSUS, som Culver Aviation har ett exklusivt produktionsavtal med - tack vare dem har den färdiga digitala kartan hög koordinatnoggrannhet. Systemet hjälper lantbrukarna att mäta fälten exakt och planera budgeten för såddssäsongen.

Ett av TERSUS GNSS-system
Foto: gim-international.com

• Kamera: En kartläggningskamera med fullformat och 61 MP finns tillgänglig. Som tillval finns en multispektral kamera
  

Multispektral kamera
Foto: pix4d.com

Säkerhetssystem:

• Automatisk undanmanöver för andra flygplan i luften.
• Tröghetsnavigeringssystem. Aktiveras i händelse av förlust av huvudnavigering i luften.
• Låsning av motor och servon. Skyddar operatören vid arbete i närheten av SKIF UAV.
• Autonom GPS-sändare. Gör det möjligt att spåra SKIF UAV:s position på alla avstånd via GSM-nätet.
• Automatiskt fallskärmssystem. Öppnar fallskärmen i händelse av en nödsituation i luften.

Hur och under vilka förhållanden flyger den?

• Avstånd och flygtid: förberedelsetid för start på 15 minuter. Flygtiden är upp till 2 timmar och det maximala avståndet är 130 km. Flygtiden och avståndet beror på väderförhållandena: vindhastighet, ruttens komplexitet och antalet laddningar/urladdningar av elbatterierna. SKIF lyfter med hjälp av en automatisk handstart med en 40 m lång elastisk katapult.
• Väderförhållanden: rekommenderad vindhastighet är upp till 10 m/s under flygning. Högsta tillåtna hastighet är upp till 14 m/s under flygning. Driftstemperatur -15 till +35 °C.
  

Företagets kapacitet och omfattande UAV-tillämpningar

Culver Aviation säljer inte sina UAV:er, utan tillhandahåller tjänster med hjälp av dem. SKIF är i den här situationen ett verktyg som kan tillhandahålla information, rapporter och ortofoton. För det mesta vill folk ha fältundersökningar som inkluderar ortofotokartor. Det finns också förfrågningar om överflygningar av fält med växttillväxtkontroll. Varför gör de det? För att se och analysera hur såsäsongen går, hur tillväxten går och om det behövs korrigering, komplettering, komplettering och för att få ytterligare 5-10 procent av avkastningen någonstans.

Culver Aviation kan för övrigt även kartlägga vertikala objekt och strukturer med hjälp av en egenutvecklad quadcopter. Höga objekt som telekommunikations- och andra torn och kraftledningar kan kartläggas på detta sätt. Som ett resultat av undersökningen får kunden bland annat uppgifter om konstruktionens integritet och lutning, kraftledningarnas omfattning och skick, en 3D-modell, ett ortofoto av det omgivande området och en rapport med det tillgängliga undersökningsmaterialet i ett bekvämt format.

Culver Aviations tjänster består av: UAV:er, operatörer som gör platsundersökningar och programvara samt ett team som bearbetar data och tar fram resultat. Som Culver Aviations kommersiella direktör Sergei Ivanov säger: "Vår produkt är inte en UAV, vår produkt är ett komplex.

Flexibilitet är också ett av företagets kännetecken. Det finns tillfällen när de kommer med en uppgift som ingen har gjort tidigare, och teamet anpassar sin kapacitet och sin utrustning. Det är inte så svårt att göra, eftersom de har utvecklat allt själva, så anpassningsprocessen kommer att ta mycket kortare tid. Sergiy Ivanov sa att företaget har hittat en unik affärsmodell för den ukrainska marknaden.

Vi utvecklar, producerar och använder det själva. Folk kan komma till oss med en förfrågan som ännu inte finns på marknaden, men vi kan implementera den. Vi kan erbjuda flexibilitet, snabbhet och garantera resultat.

Hur UAV-marknaden fungerar för lantbrukare

Vi har ett jordbruksland, så lantbrukare har använt drönare för sitt arbete under en lång tid nu. Men stora jordbruksföretag behöver komplexa uppgifter eftersom de driver stora markområden. Större UAV:er, som kan utföra mer arbete, är bättre lämpade för detta ändamål. En helikopter kan till exempel skanna maximalt 70 hektar per dag. En UAV kan göra 10 000 hektar på fyra eller fem flygningar per dag. Att använda en sådan UAV kräver utbildning, speciell programvara och färdigheter. Därför är det mer lönsamt för lantbrukare att fokusera på sin egen verksamhet istället för att lära sig ett nytt yrke. De behöver inte UAV:er så mycket som de behöver svar på sina frågor - vad, var och hur de ska odla. Därför är det mer lönsamt för dem att inte köpa flygplanen, utan att beställa resultatet av sitt arbete som en tjänst. Det är också mer lönsamt för UAV-tillverkaren att tillhandahålla sådana tjänster i stället för att sälja och underhålla flygplanen, eftersom ett UAV med tiden kan generera mer vinst än att sälja det. Jordbrukare utomlands var de första som insåg detta och började köpa tjänster snarare än flygplan. Därför ser Culver Aviation här utsikter både för den inhemska marknaden och för att exportera sina egna tjänster med hjälp av UAV:er.

Stödjer memorandumet "Ryssland kommer att betala

"Nu kommer Culver Aviation att tillhandahålla en annan tjänst, men för hela landet - vi kommer att hjälpa till att bedöma skadorna från kriget i memorandumet "russia will pay"", säger Alexander Danilenko.

Beskrivning av memorandumet "Ryssland kommer att betala" på damaged.in.ua

Culver Aviation anslöt sig till projektet som lanserades av KSE Institute tillsammans med Ukrainas presidentkontor och ekonomiministeriet . Ett memorandum "Russia Will Pay" ingicks mellan de två offentliga organisationerna. Organisationerna samlar in uppgifter om materiella skador som orsakats medborgare och staten till följd av rysk aggression. Dessa uppgifter behövs av den ukrainska regeringen för att bedöma de skador som staten och medborgarna i Ukraina åsamkats till följd av den ryska aggressionen och för att väcka talan mot Ryssland vid internationella domstolar om ersättning för dessa förluster.

Vem som helst kan tillhandahålla information om förstörelse och skador som orsakats till följd av rysk aggression. Anläggningens typ och namn, den stad och region där anläggningen är belägen samt datum för förstörelsen bör anges. Det är viktigt att samla in uppgifter om förstörelse av infrastruktur, stora administrativa anläggningar och flervåningsbyggnader: broar, flygplatser, skolor, sjukhus. För att göra detta - du måste fylla i ett särskilt formulär på webbplatsen.

Det finns ett stort behov av extern skadebedömning. Stora objekt är svåra att greppa och kräver vanligtvis klättrare. Om objektet är stort kommer det att ta flera dagar. Men en UAV kan utföra samma uppgift många gånger snabbare. Culver Aviation vill med sin expertis och sina flygplan effektivisera processen med att samla in information om förstörelse. Det är därför de har anslutit sig till detta memorandum.

Och om du också i framtiden vill påskynda processerna med informationsbehandling och hantera UAV:er, berättade företaget också för mig vad som behövs för detta, och diskuterade också vilka bristerna är i universitetssystemet i vårt land.

Om systemet för högre utbildning i landet

Detta ämne är definitivt ett hett ämne för alla som för närvarande bedriver högre utbildning. På frågan om våra universitet kan producera färdiga specialister på en gång säger Alexander Danilenko att ingen levererar färdiga specialister, men ger en bra grund. Det största problemet är att studenterna saknar moderna faciliteter under sina studier. Om våra universitet vill ta fram specialister som kan designa och konstruera drönare måste de tillhandahålla modern utrustning. Hur kan detta göras? Ett av alternativen är att locka företag till utbildningsområdet, så att de kan investera i unga specialister. Enligt Oleksandr Danylenko arbetar företaget också i den riktningen och kommer snart att tillkännage ett samarbete med ett ukrainskt universitet.

Var ska man börja i UAV-branschen?

Först måste du bestämma dig för en inriktning. Det finns tre huvudsakliga inriktningar: elektronik, programmering eller design. Om du till exempel väljer design bör du börja studera de programvarupaket där den är utformad. Ett av dessa kan vara ett program för 3D-modellering - SoildWorks.

Hur blir jag en del av Culver Aviations team?

Det enklaste sättet att gå med i Culver Aviation är att delta i Operator School. Detta är en kostnadsfri kurs där du får lära dig hur man använder en professionell UAV. Kursen kräver inga särskilda kunskaper eller färdigheter, allt du behöver är ambitionen att bli UAV-befälhavare. När du har slutfört kursen kan du ha 3 områden för vidareutveckling:

• Nationellt försvar: du kan använda drönare för att utföra uppgifter inom det nationella försvaret.
• Arbeta på Culver Aviation: Efter avslutad intervju och kurs kan eleverna ta en tjänst som UAV-befälhavare inom företaget.
• Frilans: Alla typer av flygfotograferingsuppdrag kan utföras med UAV:er. UAV-pilot är ett efterfrågat yrke idag.

Vem som helst kan lära sig att flyga en UAV. Enligt Oleksandr Danylenko producerar deras skola skickliga operatörer oavsett kön, yrke eller jobb.

Vad kommer härnäst?

Efter att ha börjat montera de första UAV:erna utan erfarenhet eller större kapacitet har företaget under åren omvandlats, börjat tillhandahålla tjänster till jordbrukare och är på väg att räkna förlusterna från kriget i Ukraina. "Det svåraste var att hitta motivationen efter en rad misslyckanden och misslyckade experiment, men man måste fortsätta", säger Oleksandr Danylenko. Och till synes hade vi ett gemensamt hinder när allt gick bra. Var och en av oss var tvungen att anpassa sig till den nya verkligheten. Nu har en del av Culver Aviation stannat i Kiev, en del har flyttat till nya kontor i västra Ukraina, andra har gått med i Ukrainas väpnade styrkor och försvarar vårt land. Himlen är nu stängd för kommersiella företag, och teamet letar redan efter sätt att fortsätta tillhandahålla sina tjänster, för trots fiendens alla försök fortsätter såddkampanjen, och jordbrukarna arbetar på 100% och behöver jordbruksövervakning av grödorna. Parallellt arbetar företaget med nya utvecklingar som ska sätta nya ord på den globala UAV-marknaden. Den här historien lär oss att framgång väntar dem som fortsätter och inte ger upp oavsett vad. För mig var Culver Aviation ett exempel på att krig inte är en dom för utveckling och nya steg in i framtiden. Var och en av oss är nu en del av den nya ukrainska framtiden, som redan står på vår tröskel. Avslutningsvis vill jag säga till alla att oavsett hur svårt det är: ni måste drömma - för drömmar är början på sådana berättelser. Allt kommer att bli Ukraina.

För dem som vill veta mer

• Oöverträffade vapen: Ukrainska kamikaze-drönare (barraging ammunition) ST-35 Thunder och RAM
• Varför MLRS M270 och M142 HIMARS är så viktiga, vilka missiler de använder och hur de kan förändra krigets gång
• Inte bara Excalibur: Historien om högprecisionsammunition för 155 mm kanoner från M712 Copperhead till M1156 PGK
• Vad ett luftvärnssystem består av och hur det fungerar ️NASAMS
• Kamikaze-drönare med knivblad: vad dessa vapen är och vad de kan göra (video)