NeuroNavi Systems – spin-off PW – krytyczne technologie rakietowe i autonomiczny system nawigacji bez GPS

Celem spółki NeuroNavi Systems, wywodzącej się z Politechniki Warszawskiej, jest rozwój autonomicznych systemów nawigacji inercjalnej, określających położenie bez użycia GPS oraz odpornych na zakłócenia i sfałszowane sygnały nawigacji satelitarnej przez wrogie wojska. Tego rodzaju technologie stają się kluczowe dla suwerenności kraju w obliczu rosnących napięć międzynarodowych.

Innowacyjny projekt badawczo-rozwojowy NeuroNavi

Na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa PW młody doktorant – mgr inż. Dawid Florczak – realizuje innowacyjny projekt badawczo-rozwojowy pt. „Opracowanie systemu wsparcia nawigacji inercjalnej obiektów szybko wirujących (NeuroNavi)”, takich jak rakiety i bezzałogowe statki powietrzne. Projekt uzyskał finansowanie w ramach prestiżowego programu LIDER XV Narodowego Centrum Badań i Rozwoju i stanowi ważny krok w rozwoju krajowych, suwerennych technologii nawigacyjnych dla zastosowań rakietowych i bezzałogowych.

Młody doktorant – mgr inż. Dawid Florczak – realizuje innowacyjny projekt badawczo-rozwojowy pt. „Opracowanie systemu wsparcia nawigacji inercjalnej obiektów szybko wirujących (NeuroNavi)” | źródło: PW

Istotnym wyzwaniem, na które odpowiada projekt NeuroNavi, jest narastająca skala celowych i przypadkowych zakłóceń systemów nawigacji satelitarnej. GNSS (np. GPS) stał się fundamentem funkcjonowania wielu technologii – od transportu cywilnego, przez logistykę, aż po systemy obronne. Problem polega na tym, że sygnał satelitarny jest relatywnie słaby i może zostać łatwo zagłuszony (tzw. jamming) lub sfałszowany (spoofing).

Potrzeba precyzyjnej nawigacji

W ostatnich latach obserwuje się gwałtowny wzrost takich incydentów – nie tylko w strefach konfliktów zbrojnych, ale również w pobliżu granic państw NATO czy w przestrzeni powietrznej Europy. W praktyce oznacza to, że system, który w pełni polega na GNSS, może w jednej chwili stracić zdolność precyzyjnej nawigacji. W zastosowaniach krytycznych – takich jak systemy bezzałogowe czy obiekty o wysokiej dynamice ruchu – taka sytuacja może oznaczać utratę kontroli nad platformą.

Kolejnym wyzwaniem jest tzw. zależność technologiczna. Jeżeli system nawigacyjny opiera się wyłącznie na zewnętrznym sygnale, to w pewnym sensie jego działanie jest uzależnione od dostępności tego sygnału. W kontekście bezpieczeństwa państwa oznacza to potrzebę budowy rozwiązań autonomicznych – zdolnych do pracy nawet w warunkach całkowitego braku GNSS.

Autonomia w środowisku silnych zakłóceń

– Zajmuję się opracowaniem technologii, która ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa państwa – systemu pozwalającego obiektom takim jak rakiety czy drony poruszać się precyzyjnie nawet wtedy, gdy przestają działać systemy nawigacji satelitarnej. W praktyce oznacza to tworzenie „mózgu” nawigacyjnego, który potrafi samodzielnie określić orientację i ruch obiektu w przestrzeni, bez polegania na sygnałach z satelitów. W debacie publicznej pojawia się czasem pojęcie „kill switch” – czyli sytuacji, w której system uzależniony od zewnętrznego sygnału może zostać w praktyce „wyłączony” przez jego utratę lub zablokowanie. Mój projekt rozwiązuje właśnie ten problem: opracowujemy technologię, która pozwala systemom zachować autonomię nawet w środowisku silnych zakłóceń – podkreśla mgr inż. Dawid Florczak, kierownik projektu i absolwent kierunku Lotnictwo i Kosmonautyka – Statki Powietrzne na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa PW.

Interdyscyplinarne prace

Praca naukowca z Politechniki Warszawskiej polega na projektowaniu i testowaniu takiego systemu – łączy wiedzę z zakresu mechaniki lotu, elektroniki i algorytmów sztucznej inteligencji, aby stworzyć rozwiązanie odporne, niezależne i możliwe do rozwijania w Polsce. To rozwój krytycznej infrastruktury technologicznej, która zwiększa suwerenność i bezpieczeństwo państwa.

Przedsięwzięcie stanowi rozwinięcie wcześniejszych prac badawczych prowadzonych w ramach działalności naukowej oraz kolejny etap rozwoju technologii. W ramach programu LIDER XV Dawid Florczak rozwija i integruje wcześniej wypracowane koncepcje w kierunku demonstratora technologii. W szczególności NeuroNavi jest efektem prac naukowych i doświadczeń naszego naukowca zdobytych w ramach prac w projektach NCBR:

– Kluczowym efektem będzie demonstrator technologii umożliwiający wyznaczanie danych nawigacyjnych w kanale obrotu w sposób odporny na występujące obecnie zakłócenia systemów satelitarnych (GNSS). Chcę wypracować rozwiązanie, które pozwoli znacząco zwiększyć autonomię i bezpieczeństwo systemów bezzałogowych oraz przyczyni się do rozwoju krajowych, suwerennych technologii nawigacyjnych. Proponowane rozwiązanie opiera się na predykcji danych nawigacyjnych z wykorzystaniem algorytmów analizujących zmiany warunków środowiskowych, występujących podczas ruchu obiektu w przestrzeni – tłumaczy Dawid Florczak.

Testy rozwiązań NeuroNavi Systems w warunkach poligonowych – realizowane przez Zespół PW Artemida | źródło: PW

W ramach prac rozwijany jest niskokosztowy układ pomiarowy, wykorzystujący zestaw czujników rejestrujących zróżnicowane promieniowanie elektromagnetyczne – światło widzialne, podczerwień oraz promieniowanie nadfioletowe. Dzięki tej koncepcji możliwe będzie wyznaczanie danych nawigacyjnych w kanale obrotu w sposób całkowicie odporny na zakłócenia GNSS, co odpowiada wymaganiom poziomu gotowości technologicznej PGT VII i otwiera drogę do dalszych wdrożeń przemysłowych.

Koszty realizacji i wyzwania

Wartość projektu wynosi prawie 1.8 mln PLN, a prace potrwają do 2027 r. Działania obejmują 3 etapy:

1. prace badawcze związane z opracowaniem stanowiska pomiarowego oraz elektroniki pomiarowej,
2. prace badawcze związane z opracowaniem i implementacją algorytmów estymujących dane nawigacyjne,
3. działania rozwojowe związane z testowaniem opracowanej technologii w warunkach poligonowych.

Według Dawida Florczaka najbardziej wymagające są:

• opracowanie i walidacja algorytmów,
• redukcja błędów pomiarowych przy wysokich prędkościach obrotowych,
• testy w warunkach poligonowych,
• integracja sprzętu i oprogramowania,
• zapewnienie odporności systemu na zmienne warunki środowiskowe.

Potencjał komercjalizacyjny i przemysłowy

Koncepcja ma konkretny potencjał komercjalizacyjny i przemysłowy, a jej architektura tworzona jest z myślą o integracji z systemami rozwijanymi przez polski przemysł. Stanowi przykład połączenia zaawansowanych badań, praktycznej inżynierii i budowania długofalowego bezpieczeństwa technologicznego państwa.

– Z punktu widzenia państwa kluczowe jest to, że rozwiązanie rozwijane jest w kraju i wzmacnia suwerenność technologiczną w obszarze systemów nawigacyjnych. Dla przemysłu oznacza to możliwość integracji krajowego komponentu odpornego na zakłócenia z istniejącymi platformami oraz rozwój nowych generacji systemów autonomicznych o zwiększonym poziomie bezpieczeństwa operacyjnego – podkreśla Dawid Florczak.

Rezultaty prac mają charakter dual-use

Kluczowym obszarem zastosowań jest przemysł obronny, w szczególności firmy rozwijające systemy rakietowe oraz bezzałogowe. W pierwszej kolejności technologia może być istotna dla podmiotów takich jak Polska Grupa Zbrojeniowa (PGZ) czy WB Group, które rozwijają systemy uzbrojenia precyzyjnego, bezzałogowe statki powietrzne oraz rozwiązania autonomiczne. W takich zastosowaniach kluczowa jest odporność systemu na zakłócenia GNSS oraz zdolność do pracy w środowisku o ograniczonej dostępności sygnałów satelitarnych. Potencjalne obszary zastosowań obejmują: systemy rakietowe wymagające precyzyjnej orientacji w kanale obrotu, bezzałogowe statki powietrzne (BSP) działające w środowiskach zakłóceń, autonomiczne pojazdy lądowe i morskie, a także specjalistyczne systemy pomiarowe funkcjonujące w obszarach o ograniczonym dostępie do GNSS.

Technologia może również znaleźć zastosowanie w sektorze cywilnym – w systemach autonomicznych, monitoringu infrastruktury, lotnictwie bezzałogowym czy przemyśle kosmicznym.

– Jednym z najważniejszych obszarów działania NeuroNavi Systems będzie automatyzacja systemów, w szczególności bezzałogowych platform powietrznych i lądowych. Będziemy się koncentrować na tworzeniu technologii umożliwiających ich pełne i autonomiczne działanie, integrację systemów sterowania, percepcji i podejmowania decyzji w czasie rzeczywistym, a także skuteczne operowanie w środowiskach pozbawionych dostępu do sygnałów GNSS – powiedział założyciel spółki mgr inż. Dawid Florczak.

Inspiracja modelem działania Skunk Works Lockheed Martin

Twórcy NeuroNavi Systems otwarcie wskazują inspirację modelem działania legendarnej jednostki badawczo-rozwojowej Skunk Works Lockheed Martin. Choć skala działania i budżety pozostają nieporównywalne, przyjęta filozofia pracy opiera się na podobnych fundamentach:

• szybkości działania,
• minimalnej biurokracji,
• koncentracji na krytycznych problemach technologicznych.

Model ten wywodzi się z zasad opracowanych przez Kelly’ego Johnsona, które do dziś stanowią punkt odniesienia dla najbardziej zaawansowanych zespołów R&D na świecie. Kluczowe z nich to m.in.

• pełna autonomia menedżera projektu,
• niewielki i wysoce wykwalifikowany zespół inżynierski,
• ograniczenie procedur administracyjnych do minimum,
• nacisk na szybkie prototypowanie
• działanie w izolacji od wpływów politycznych, które często występują w państwowych spółkach oraz instytucjach badawczych w Polsce.

Takie podejście pozwala na osiągnięcie wysokiej efektywności i dynamiki rozwoju.

Pragmatyczne podejście do technologii

Jej celem jest rozwiązywanie rzeczywistych problemów technologicznych. Tworzone rozwiązania mają być tanie, skalowalne i łatwe do wdrożenia, co wpisuje się w obserwowane obecnie trendy, m.in. w ukraińskim przemyśle obronnym, gdzie szybkie prototypowanie i iteracyjny rozwój odgrywają kluczową rolę.

Istotnym elementem zaplecza technologicznego spółki jest dostęp do infrastruktury Ośrodka Badań Lotniczych i Kosmicznych PW, które dysponuje lotniskiem i poligonem doświadczalnym dla systemów bezzałogowych w Przasnyszu. Pozwoli to na prowadzenie zaawansowanych testów w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

– Powstanie spółki NeuroNavi Systems wpisuje się w szerszy trend budowy kompetencji technologicznych w kraju, szczególnie w obszarach kluczowych dla bezpieczeństwa i suwerenności technologicznej. Rozwój autonomicznych systemów nawigacyjnych, odpornych na zakłócenia i niezależnych od infrastruktury satelitarnej, stanowi jeden z fundamentów nowoczesnych systemów obronnych. Cieszę się, że NeuroNavi Systems jest kolejnym dzieckiem sprawnie działającego systemu wspierającego przedsiębiorczość akademicką i transfer technologii Politechniki Warszawskiej – oznajmił prof. dr hab. inż. Adam Woźniak, Prorektor ds. Rozwoju PW.

NeuroNavi Systems została zakwalifikowana do prestiżowego programu Akces NCBR MilTech, realizowanego przy współpracy z Ministerstwem Obrony Narodowej. Udział w programie otwiera możliwości dalszego rozwoju technologii oraz ich potencjalnej implementacji w systemach o znaczeniu strategicznym.

Źródło: Politechnika Warszawska