aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2025-71-4-500-512aari-766Research ArticleЛЕДОТЕХНИКАICE TECHNOLOGYОсновные критерии применимости платформы БПЛА в целях ближней ледовой разведки и оперативного ледово-информационного обеспечения морских операцийKey criteria of UAV applicability in medium range ice reconnaissance and ice information service of maritime operationsСероветниковС. С.SerovetnikovS. S.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

sssu@aari.ruhttps://orcid.org/0009-0001-2250-3042СтарцевЛ. А.StartsevL. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-7569-5164СоколовВ. Т.SokolovV. T.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-1575-8784АлексееваТ. А.AlekseevaT. A.

Санкт-Петербур

St. Petersburg

ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation202501122025714500512Copyright © Сероветников С.С., Старцев Л.А., Соколов В.Т., Алексеева Т.А., 20252025Сероветников С.С., Старцев Л.А., Соколов В.Т., Алексеева Т.А.Serovetnikov S.S., Startsev L.A., Sokolov V.T., Alekseeva T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/766

Современное развитие методов дистанционного зондирования Земли позволило совершить огромный прорыв в сфере ледово-информационного обеспечения морских операций в арктических и других замерзающих морях. Судоводители теперь регулярно получают оперативные спутниковые данные, ледовые карты и ледовые прогнозы. Однако, несмотря на это, во время проведения некоторых морских операций возникают ситуации, когда спутниковая информация либо имеет недостаточное разрешение, либо не поступает на борт судна оперативно. В случае застревания судов в тяжелых ледовых условиях или, например, выбора ледовой станции для научных работ необходима ледовая разведка непосредственно с борта судна. Если на судне имеется вертолет, то такие задачи решаются с его помощью, однако безопаснее и экономически целесообразнее для этого использовать беспилотные летательные аппараты (БПЛА). В статье представлен материал, объединяющий в себе многолетний опыт оперативного ледово-информационного обеспечения морских операций, авиационной ледовой разведки, проведения специальных судовых наблюдений за ключевыми характеристиками морского льда, а также опыт эксплуатации различных беспилотных систем в условиях высоких широт сотрудниками Арктического и антарктического научно-исследовательского института. Целью работы является структуризация летно-эксплуатационных характеристик БПЛА как платформы, пригодной к применению в оперативном ледово-информационном обеспечении ледового плавания судов. Основная задача статьи — четко очертить специфику применения и технические требования к беспилотным системам, как применяемым в настоящее время, так и вновь разрабатываемым, что в свою очередь позволит широкому кругу специалистов избежать ошибок на уровне планирования применения комплексов БПЛА, а также при разработке и проектировании летательных аппаратов. Для решения поставленной задачи в статье подробно описаны особенности ближней ледовой разведки с борта ледокола, тактика ледовой разведки, предельно допустимые метеорологические условия эксплуатации БПЛА, рассмотрены вопросы о способах возвращения БПЛА на судно и необходимом техническом оснащении аппарата

The modern development of Earth remote sensing methods has enabled scientists to make the huge breakthrough in the field of sea ice information support of maritime operations in the arctic and other freezing seas.Nowadays ship navigation teams regularly receive near the real time satellite data, ice maps and ice forecasts. Nevertheless, the situations when satellite information has either insufficient resolution or is not transmitted aboard on time are not rare. In the case of ship stuck in the heavy ice conditions or when choosing an ice station for scientific work it is necessary to perform the ice reconnaissance directly from the ship. Such tasks can be solved with the use of a helicopter, nevertheless it is safe and cheaper to use unmanned aerial vehicles (UAV).The article provides material that combines longstanding experience of conducting an operational sea-ice information support for maritime operations, of aerial ice reconnaissance, special ship-based observations of the sea ice key characteristics as well as experience of operating various unmanned aerial systems in high-latitude conditions by the scientists of the Arctic and Antarctic Research Institute. This paper aims to structure the flight and operational characteristics of the unmanned vehicle (UAV), as a platform useable for operational sea-ice information support of ship navigation in ice. The main objective of the article is to clearly outline the specifics of application and technical requirements for unmanned systems, both currently used and newly developed, which in turn will allow a wide range of professionals to avoid errors at the stage of planning the use of UAV systems, as well as during aircraft development and design. To solve this task the article highlights key criteria of medium range ice reconnaissance from the icebreaker, ice reconnaissance techniques, maximum parameters of meteorological conditions for UAV usage, the ways of UAV returns on the ship, and necessary equipment details.

морской ледледовое плаваниеледовая разведкаБПЛАоптимальный маршрутsea iceice navigationice reconnaissanceUAVoptimal route of navigationДанная работа была поддержана Российским научным фондом, грант № 23-17-00161.We thank the Russian Science Foundation [grant number 23-17-00161] for the financial support of our studies.ReferencesCavalieri D.J., Gloersen P., Cambell W.J. Determination of sea ice parameters with the NIMBUS 7 SMMR. J. Geophys. Res. 1984;89:5355–5369.Cavalieri D.J., Gloersen P., Cambell W.J. Determination of sea ice parameters with the NIMBUS 7 SMMR. J. Geophys. Res. 1984;89:5355–5369.Johannessen O.M., Alexandrov V.Y., Frolov I.Y., Sandven S., Miles M., Bobylev L.P., Pettersson L.H., Smirnov V.G., Mironov E.U., Babich N.G. (eds.). Polar seas oceanography, remote sensing of sea ice in the Northern Sea Route: studies and applications. Chichester, UK: Praxis Springer Ltd; 2007. 472 p.Johannessen O.M., Alexandrov V.Y., Frolov I.Y., Sandven S., Miles M., Bobylev L.P., Pettersson L.H., Smirnov V.G., Mironov E.U., Babich N.G. (eds.). Polar seas oceanography, remote sensing of sea ice in the Northern Sea Route: studies and applications. Chichester, UK: Praxis Springer Ltd; 2007. 472 p.Дерюгин К.К., Карелин Д.Б. Ледовые наблюдения на морях. Л.: Гидрометиздат; 1954. 168 с.Дерюгин К.К., Карелин Д.Б. Ледовые наблюдения на морях. Л.: Гидрометиздат; 1954. 168 с.Гурлев И.В., Макоско А.А., Малыгин И.Г. Анализ состояния и развития транспортной системы Северного морского пути. Арктика: экология и экономика. 2022;12(2):258–270. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2022-2-258-270Gurlev I.V., Makosko, A.A., Malygin, I.G. Analysis of the state and development of the transport system of the Northern Sea Route. Arktika: ekologiya i ekonomika = Arctic: Ecology and Economy. 2022;12(2):258–270. (In Russ). https://doi.org/10.25283/2223-4594-2022-2-258-270Афанасьева Е.В., Сероветников С.С., Алексеева Т.А., Гришин Е.А., Солодовник А.А., Филиппов Н.А. Применение данных судового телевизионного комплекса в оперативном гидрометеорологическом обеспечении морской деятельности на примере картирования толщины ледяного покрова в Арктике. Проблемы Арктики и Антарктики. 2022;68(2):96–117. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-96-117Afanasyeva E.V., Serovetnikov S.S., Alekseeva T.A., Grishin E.A., Solodovnik A.A., Filippov N.A. Mapping the thickness of sea ice in the Arctic as an example of using data from a ship-based television complex for operational hydrometeorological support of maritime activities. Problemy Arktiki i Antarktiki =Arctic and Antarctic Research. 2022; 68(2):96–117. (In Russ). https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-96-117Сероветников С.С., Миронов Е.У., Алексеева Т.А., Афанасьева Е.В., Ковчин М.И., Распределенная система оперативных судовых инструментальных наблюдений за ледовыми и метеорологическими параметрами в Арктическом бассейне и замерзающих морях. Морское оборудование и технологии. 2021;3(28):90–102.Serovetnikov S.S., Mironov E.U., Alekseeva T.A., Afanas'eva E.V., Kovchin M.I. Distributed system of operational ship instrumental observations of ice and meteorological parameters in the Arctic basin and freezing seas. Morskoe oborudovanie i tehnologii = Marine equipment and technology. 2021;3(28):90–102. (In Russ.).Crowe W., Davis K.D., la Cour-Harbo A., Vihma T., Lesenkov S., Eppi R., Weatherhead E.C., Liu P., Raustein M., Abrahamsson M., Johansen K.-S., Marshall D. Enabling Science use of Unmanned Aircraft Systems for Arctic Environmental Monitoring, Arctic Monitoring and Asessment Programme (AMAP). Oslo: Narayana Press; 2012. 30 p.Crowe W., Davis K.D., la Cour-Harbo A., Vihma T., Lesenkov S., Eppi R., Weatherhead E.C., Liu P., Raustein M., Abrahamsson M., Johansen K.-S., Marshall D. Enabling Science use of Unmanned Aircraft Systems for Arctic Environmental Monitoring, Arctic Monitoring and Asessment Programme (AMAP). Oslo: Narayana Press; 2012. 30 p.Andrade F.A.A., Storvold R., Johansen T.A. Autonomous UAV surveillance of a ship’s path with MPC for maritime situational awareness. 2017 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS). Miami, FL, USA; 2017. P. 633–639. https://doi.org/10.1109/ICUAS.2017.7991361Andrade F.A.A., Storvold R., Johansen T.A. Autonomous UAV surveillance of a ship’s path with MPC for maritime situational awareness. 2017 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS). Miami, FL, USA; 2017. P. 633–639. https://doi.org/10.1109/ICUAS.2017.7991361Бибиков М.Ю., Никитин В.А., Смирнов В.В. Дронная разведка оперативно-ледовой обстановки при движении по Северному морскому пути. Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2023;5-1(80):43–49.Bibikov M.Yu., Nikitin V.A., Smirnov V.V., Ground reconnaissance of the operational-ice situation when moving along the Northern Sea Route. International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2023;5-1(80):43–49. (In Russ.).Бузин И.В., Онищенко Д.А. К вопросу применимости и эффективности отдельных элементов системы управления ледовой обстановкой при реализации проектов освоения арктического шельфа. Арктика: экология и экономика. 2024;14(2):205–216. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2024-2-205-216Buzin I.V., Onishchenko D.A. Issues of applicability and effectiveness of individual elements of the ice management system in the implementation of Arctic shelf development projects. Arctic: Ecology and Economy. 2024;14(2):205–216. (In Russ). https://doi.org/10.25283/2223-4594-2024-2-205-216Афанасьева Е.В., Алексеева Т.А., Соколова Ю.В., Демчев Д.М., Чуфарова М.С., БыченковЮ.Д., Девятаев О.С. Методика составления ледовых карт ААНИИ. Российская Арктика. 2019;7:5–20. https://doi.org/10.24411/2658-4255-2019-10071Afanasyeva E.V., Alekseeva T.A., Sokolova J.V., Demchev D.M., Chufarova M.S., Bychenkov Yu.D., Devyataev O.S. AARI methodology for sea ice charts composition, Russian Arctic. 2019;7:5–20. (In Russ). https://doi.org/10.24411/2658-4255-2019-10071

The authors declare that there are no conflicts of interest present.