6B07135 Дроны и автономные системы в АУЭС

Дисциплины

• Основы компьютерной графики

  Изучение основ теории, правил и общих требований стандартов по построению и оформлению графических конструкторских документов и выполнению двумерных и трехмерныхмоделей объектов (деталей, сборочных изделий, схем) в компьютерных программах AutoCAD, Solid Works, связанных с проектированием, изготовлением и эксплуатацией различных технологи-ческих машин, механизмов и приборов

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Дифференциальное и интегральное исчисление I

  Курс дает знания и навыки работы с пределами и непрерывными функциями, вводит студента в дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной, учит как использовать производные для исследования свойств функций, демонстрирует возможности применения производной и интеграла для решения практических задач

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Физика 1

  Дисциплина охватывает основные разделы физики: кинематику и динамику поступательного и вращательного движения, законы сохранения, работу и энергию, гравитационное взаимодействие, механические колебания и волны. Формирует понимание физических закономерностей, необходимых для изучения технических систем, в том числе беспилотных летательных аппаратов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Введение в специальность

  Знакомство с областью беспилотных и автономных систем, их применением в различных отраслях. Обзор типов дронов, архитектуры, компонентов, задач и перспектив развития. Формирование представлений о будущей профессиональной деятельности и компетенциях специалиста в данной сфере.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Линейная алгебра

  Дисциплина направлена на изучение матриц и определителей, систем линейных уравнений, элементов матричного анализа и аналитической геометрии, изучение основных принципов и инструментария математического аппарата, который используется для решения экономических и прикладных задач

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Дифференциальное и интегральное исчисление II

  Курс предоставляет знания и навыки использования основ последовательностей и рядов, дифференциального и интегрального исчисления многих переменных и применения аппарата функций многих переменных в задачах оптимизации и прикладных задачах

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Дифференциальные уравнения

  Цель: познакомить учащихся с понятием дифференциального уравнения; продемонстрировать основные методы решения и связи с проблемами физического мира. Основные темы: Теоремы существования и единственности. Уравнения первого порядка. Траектории, линейные уравнения высшего порядка, неопределенные коэффициенты, вариации параметров. Решение уравнений степенными рядами и преобразованием Лапласа. Линейные системы. Уравнения в частных производных, ряды Фурье.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Конструкционные материалы

  Изучение свойств и применения конструкционных материалов в дроностроении: композиты, полимеры, алюминиевые сплавы. Оценка прочности, массы, коррозионной стойкости и технологичности. Выбор материалов с учётом требований к аэродинамике, надёжности и условиям эксплуатации беспилотных аппаратов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Физика 2

  Дисциплина включает основные разделы электричества и магнетизма: электростатика, законы постоянного и переменного тока, магнитные поля, электромагнитная индукция. Также рассматриваются основы оптики и элементы квантовой физики. Знания применимы при изучении сенсорных систем, навигации и электроники беспилотных аппаратов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Теоретические основы электротехники (I)

  Изучается свойства и методы расчёта линейных электрических цепей при постоянных токах и напряжениях; методика расчёта электрических цепей однофазного синусоидального тока в комплексной форме; схемы соединения и расчёт симметричных и несимметричных режимов трёхфазных цепей со статической нагрузкой. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторных занятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, Electronics Workbench.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Искусственный интеллект

  Курс предоставляет студентам базовые знания о принципах, методах и инструментах искусственного интеллекта (ИИ). Целью курса является оснащение студентов необходимыми знаниями и навыками для понимания, разработки и критической оценки ИИ-технологий. Студенты изучат ключевые аспекты машинного обучения, нейронных сетей, обработки естественного языка, компьютерного зрения и робототехники. Курс также охватывает историю развития искусственного интеллекта и актуальные тенденции в этой быстро развивающейся области. Курс предназначен для студентов без предварительной подготовки в области искусственного интеллекта, желающих получить фундаментальное понимание ИИ и его применений

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Основы научного исследования и академическое письмо

  Дисциплина представляет собой комплекс теоретического материала и практических примеров, необходимых для освоения принципов и способов представления данных в академическом письме. Уделено особое внимание на алгоритм действий для написания научных статей и научно-исследовательских работ. Отрабатываются такие навыки, как постановка целей и задач, описание методик исследования, описание статистической информации, графиков и диаграмм, формулирование выводов исследования, реферирование научной литературы, оформление ссылок на источники и другие.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Майнор 1

  Дисциплины свободного выбора дают возможность для каждого из студентов изучать не только основную программу, на которую он поступал, но и выбирать совершенно другую сферу, которую ему интересно освоить.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Теория вероятностей и элементы математической статистики

  Случайные события. Элементы комбинаторики. Пространство элементарных событий. Основные теоремы теории вероятностей. Законы распределения дискретной и непрерывной случайной величины. Функция распределения и плотность. Числовые характеристики случайных величин. Основные законы распределения случайных величин. Предмет и основные понятия математической статистики. Числовые характеристики статистических распределений. Статистические оценки параметров распределения. Точечные и интервальные оценки параметров распределения

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Метрология стандартизация и сертификация

  Основы метрологии, стандартизации и сертификации в обеспечении качества продукции и безопасности. Рассматриваются методы измерений, нормативные документы и процедуры подтверждения соответствия.

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Основы микроэлектроники

  Изучение базовых компонентов и принципов работы микроэлектроники: транзисторы, операционные усилители, микроконтроллеры, АЦП/ЦАП. Разработка простых схем для дронов и автономных систем. Понимание взаимодействия аппаратной части с программным обеспечением и сенсорами.

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Теоретические основы электротехники (II)

  Изучаются: методика анализа и расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях с использованием классического и операторного методов; основные соотношения теории симметричных пассивных четырёхполюсников; характеристики, описывающие идеальные частотные электрические фильтры; теория цепей с распределёнными параметрами. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторных занятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, Electronics Workbench.

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Майнор 2

  Дисциплины свободного выбора дают возможность для каждого из студентов изучать не только основную программу, на которую он поступал, но и выбирать совершенно другую сферу, которую ему интересно освоить.

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы Big Data

  В результате изучения дисциплины студенты изучат существующие программные решения для работы с большими данными и исследования процессов взаимодействия внутри экосистемы Hadoop, методы развертки инфраструктуры виртуализации для работы с большими данными. Получат навыки установки гипервизора Proxmox, Hortonworks Data Platform, оболочки для интерактивной работы в Apache Zeppelin. Освоят компетенции по администрированию и обработке данных в среде Hadoop

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Проектирование CAD/CAM/CAE

  Освоение современных инструментов компьютерного проектирования: CAD для моделирования деталей дронов, CAM для подготовки к производству, CAE для инженерного анализа прочности, аэродинамики и теплопередачи. Применение комплексного подхода к разработке и оптимизации конструкций автономных систем.

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Майнор 3

  возможность для каждого из студентов, которая позволяет изучать не только основную программу, на которую он поступал, но и выбирать совершенно другую сферу, которую ему интересно освоить.

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Электроника и сенсорные системы

  Изучение принципов работы электронной начинки дронов: схемотехника, источники питания, сенсоры (IMU, GPS, камеры, дальномеры). Разработка и интеграция сенсорных систем для ориентации, стабилизации и автономного управления в различных условиях.

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Устойчивое развитие: этика, инклюзия и безопасность

  Дисциплина направлена на формирование устойчивого и этичного мировоззрения через изучение принципов устойчивого развития и антикоррупционной культуры, социальной справедливости, инклюзии и экологической ответственности. Рассматриваются вопросы безопасности человека и среды, мотивируя студентов к активному участию в построении справедливого и устойчивого общества.

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Механика

  В дисциплине изучаются статика, кинематика, динамика, растяжение и сжатие, сдвиг и кручение, изгиб, сложное сопротивление, устойчивость, динамическая нагрузка, на практике закрепляются навыки расчетов конструкций на прочность, необходимых для успешного освоения специальных дисциплин

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Системы автоматического управления

  Изучение принципов построения, моделирования и анализа систем автоматического управления в дронах и автономных системах. Особое внимание уделяется устойчивости, управляемости и адаптивным алгоритмам в реальных условиях.

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Проектирование полезной нагрузки и энергосистем беспилотных аппаратов

  Изучение принципов проектирования полезной нагрузки (камеры, датчики, манипуляторы) и энергосистем беспилотных аппаратов. Выбор компонентов с учётом массы, потребления энергии и задач миссии. Расчёт энергобаланса, подбор аккумуляторов и источников питания для эффективной автономной работы.

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Модуль вузовского компонента (Основы экономики и права, предпринимательства и финансовая грамотность)

  "Формирование знаний об основах экономики и рыночных механизмах. Изучение правовых норм и законодательной базы. Ознакомление с основами предпринимательства и ведения бизнеса. Развитие навыков личного финансового планирования. Формирование правовой грамотности и финансовой ответственности. Осознание роли предпринимательства в устойчивом развитии экономики."

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Объектно-ориентированное программирование

  Курс посвящён изучению принципов объектно-ориентированного программирования (ООП): инкапсуляция, наследование, полиморфизм, абстракция. Осваиваются базовые структуры данных, классы, объекты, методы и интерфейсы. Применяется разработка программных модулей для управления компонентами беспилотных систем и обработки информации от датчиков.

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы радиосвязи

  Изучение основ радиосвязи для беспилотных и автономных систем: принципы передачи и приёма сигналов, антенны, частотные диапазоны, протоколы связи, помехоустойчивость и обеспечение надёжной связи между дроном, наземной станцией и другими устройствами в реальных условиях эксплуатации.

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Динамика полета

  Изучение законов и уравнений движения летательных аппаратов: сила тяги, сопротивление, подъемная сила, моменты и устойчивость. Анализ траекторий, характеристик маневренности и управления дроном в различных режимах полета с учётом внешних воздействий.

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 7
  

• Цифровая обработка данных

  Изучение методов цифровой обработки данных в автономных системах: фильтрация, дискретизация, преобразования сигналов, сжатие и анализ. Применение алгоритмов для обработки информации от сенсоров, оптимизации управления и повышения точности работы беспилотных аппаратов.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 7
  

• Управление проектами беспилотных систем

  Изучение принципов и инструментов управления проектами в сфере беспилотных систем: планирование, распределение ресурсов, управление рисками и сроками. Особенности ведения проектов разработки, испытаний и внедрения БПА с учётом технических и регуляторных требований.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Навигационные системы и ГИС

  Изучение принципов навигации, систем позиционирования (GPS, ГЛОНАСС и др.), инерциальных и спутниковых решений. Основы геоинформационных систем (ГИС) и их применение для планирования маршрутов, управления полетом и анализа пространственных данных в беспилотных и автономных системах.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Аппаратно-программное проектирование

  Изучение методов совместного проектирования аппаратной и программной частей дронов. Разработка встраиваемых систем на базе микроконтроллеров, интеграция сенсоров и исполнительных устройств. Программирование логики управления, обмена данными и обработки сигналов в реальном времени.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 7
  

• Математическое и компьютерное моделирование

  Изучение методов математического описания и компьютерного моделирования процессов, связанных с работой беспилотных систем. Построение моделей динамики, аэродинамики, навигации и управления. Использование специализированных программ для анализа, оптимизации и виртуальных испытаний.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 7
  

• Компьютерное зрение

  Изучение основ компьютерного зрения для автономных систем: обработка изображений, выделение объектов, распознавание и трекинг. Применение алгоритмов машинного зрения для навигации, обнаружения препятствий, картографирования и выполнения задач в реальном времени.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 7
  

• Прикладное применение БПА

  Рассмотрение практических задач, решаемых с помощью автономных БПА: мониторинг окружающей среды, сельское хозяйство, логистика, поисково-спасательные операции и охрана объектов. Анализ кейсов, выбор конфигураций дронов под задачи, оценка эффективности и ограничений автономного применения в реальных условиях.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Наземная инфраструктура обслуживания БПА

  Изучение компонентов и организации наземной инфраструктуры для эксплуатации БПА: пусковые и посадочные площадки, зарядные станции, системы связи и контроля, транспортировка и хранение. Обеспечение безопасности, технического обслуживания и управления миссиями дронов с земли.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Системная инжнерия

  Изучение принципов системной инженерии для проектирования автономных БПА: определение требований, структурная декомпозиция, моделирование, верификация и интеграция подсистем. Подходы к управлению жизненным циклом и обеспечению надёжности сложных технических систем.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Авиационное право и безопасность

  Изучение основ авиационного права и норм безопасности, регулирующих использование беспилотных летательных аппаратов. Включает требования к регистрации, сертификации, воздушным зонам, ответственности операторов, а также меры по предотвращению инцидентов и соблюдению правил безопасной эксплуатации.

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Пилотирование FPV дронами

  Практическое освоение навыков управления FPV-дронами в ручном и полуавтономном режимах. Изучение особенностей видеопередачи в реальном времени, тренировка маневрирования, выполнение заданий на точность и быстроту реакции, основы безопасности и правил эксплуатации.

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Этика и правовое регулирование БПА

  Изучение этических аспектов и правового регулирования использования БПА: вопросы конфиденциальности, ответственности, безопасности и допустимости применения. Анализ международных и национальных нормативов, сертификации, требований к эксплуатации дронов в гражданском и коммерческом секторах.

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Машинное обучение

  Курс предоставляет введение в машинное обучение. Темы включают: (i) обучение с учителем: параметрические / непараметрические алгоритмы, метод опорных векторов, ядра, нейронные сети. (ii) обучение без учителя: кластеризация, уменьшение размерности, рекомендательные системы, глубокое обучение. (iii) Лучшие практики в машинном обучении (теория смещения / отклонения; инновационный процесс в машинном обучении и ИИ.

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 7
  

Профессии

Результаты обучения

• Формулировать и актуализировать научную проблему, разрабатывать обоснованный план теоретического и/или экспериментального исследования, выбирать методы сбора и обработки данных, корректно применять библиографические и патентные базы. Оценивать достоверность источников, использовать современные инструменты статистического анализа, визуализации и репликации результатов, соблюдать принципы академической добросовестности, презентовать выводы научному сообществу и индустриальным партнёрам.
• Обосновывать инженерные решения, учитывая бизнес-модели, рыночную конъюнктуру, принципы устойчивого развития и антикоррупционные стандарты. Анализировать нормы гражданского, авиационного, экологического и антикоррупционного права, оценивать предпринимательские риски, финансовую рентабельность проектов, а также социально-этические последствия внедрения беспилотных авиационных систем (БПА). Демонстрировать компетенции в области инклюзии и обеспечения безопасности персонала, объяснять, как корпоративная культура, правовое регулирование, кодексы этики и антикоррупционные механизмы влияют на весь жизненный цикл разработки беспилотных технологий. Формировать рекомендации по минимизации правовых, этических и коррупционных рисков, обеспечивая прозрачность и ответственность на всех этапах реализации проектов.
• Оперировать дифференциальными и интегральным и исчислениями, линейной алгеброй, вероятностными распределениями и методами математической статистики. Строить аналитические и численные модели, применять методы оптимизации, рассчитывать устойчивость систем управления, интерпретировать результаты компьютерных симуляций. Интегрировать математические библиотеки сред программирования для решения прикладных задач аэродинамики, навигации и обработки больших данных, критически оценивая точность и вычислительную сложность выбранных алгоритмов.
• Объяснять ключевые механические, электрические и тепловые процессы, влияющие на работу БПА: аэродинамические силы, моменты инерции, тепловые нагрузки, электромагнитные поля. Выполнять количественные расчёты, подтверждать их экспериментальными измерениями и симуляциями, анализировать влияние внешних факторов — температуры, вибрации, влажности — на надёжность компонентов. Уметь проектировать эксперименты для валидации физических моделей и использовать результаты для совершенствования конструкции беспилотных платформ.
• Рассчитывать линейные и нелинейные схемы питания, силовую электронику, системы сбора сенсорных сигналов; моделировать их и проверять соответствие стандартам. Подбирать элементную базу по критериям мощности, массы и стоимости, проводить калибровку датчиков, документировать методики испытаний. Разрабатывать схемы автоматического контроля качества, обеспечивающие метрологическую прослеживаемость и сертификацию конечного продукта.
• Писать модульный объектно-ориентированный код на C++/Python. Интегрировать программное обеспечение с микроконтроллерами, одноплатными компьютерами и RTOS. Организовать hardware-in-the-loop тесты, профилировать производительность, минимизировать энергопотребление и обеспечивать кибер-устойчивость встроенных решений согласно требованиям.
• Разрабатывать конвейеры обработки потоковых данных, строить и обучать модели машинного обучения, применять методы трансфер-обучения, сжатия и ускорения нейросетей. Реализовывать алгоритмы детекции и трекинга объектов, сегментации сцен, оценивания позы и принимать решения на основе вероятностных выводов. Анализировать качество моделей, масштабировать сервисы в распределённых облачных средах.
• Рассчитывать радиочастотные каналы, выбирать модуляции, коды коррекции ошибок и протоколы обмена для управления БПА и передачи полезной нагрузки. Моделировать стохастические процессы шума, оценивать link-budget, оптимизировать антенны и узлы питания для повышения дальности и энергоэффективности. Программировать телеметрические шлюзы, внедрять механизмы шифрования, аутентификации и обнаружения помех.
• Формировать математические модели, конструировать регуляторы PID, LQR, MPC и методы обратной связи по выходу. Выполнять линейный и нелинейный анализ устойчивости, исследовать чувствительность к параметрам. Проводить аппаратные испытания на стендах, готовить отчёты с временными диаграммами, спектрами ошибок и рекомендациями по улучшению траекторий.
• Интегрировать GNSS, инерциальные измерительные модули, баро-альтиметры и визуальную одометрию в единых фильтрах для высокоточной локализации. Проектировать базы геоданных, использовать ГИС-пакеты для планирования миссий, создавать карты и оптимизировать маршруты с учётом рельефа, воздушных ограничений и погодных условий. Разрабатывать алгоритмы динамического обхода препятствий, обеспечивать прогнозирование позиционных ошибок и визуализировать данные в реальном времени.
• Выбирать композиты, металлы и полимеры на основе механических характеристик, устойчивости к коррозии и стоимости, рассчитывать масс-центр-инерционные параметры. Проектировать рамы, обтекатели и подвесы полезной нагрузки, анализировать тепловые режимы и электромагнитную совместимость, подбирать источники питания и системы охлаждения. Применять FEA/CFD для оптимизации прочности и аэродинамики, планировать испытания на вибростендах и готовить документацию по сертификации.
• Применять методологии системной инженерии, использовать CAD/CAM/CAE-инструменты для сквозного цифрового двойника, управлять рисками и изменениями. Формулировать KPI, бюджеты и графики, организовывать валидацию-верификацию прототипов, координировать междисциплинарные команды, обеспечивать надёжную эксплуатацию, сервисное обслуживание и утилизацию беспилотных систем.