Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Инженеры из Гонконгского университета в Китае разработали усовершенствованного минидрона, похожего на беспилотник. БПЛА SUPER предназначен для высокоскоростной навигации в незнакомой среде.
В отличие от предыдущих разработок, которые не могли в реальном времени избежать препятствий на высоких скоростях, модель под названием SUPER объединяет передовую систему восприятия и алгоритмы управления, основанные на искусственном интеллекте. SUPER также оснащён малым 3D LiDAR-датчиком для точного обнаружения препятствий на расстоянии.
Для обеспечения безопасного высокоскоростного полёта здесь используется эффективная система планирования, которая генерирует траектории по LiDAR точкам. По словам команды разработчиков, каждый цикл планирования маршрута генерирует две траектории: одну для безопасности в известных свободных пространствах, другую для скорости во всех остальных.
Такой подход позволил сократить количество отказов в 35,9 раза, уменьшить время планирования в два раза и обеспечить скорость полёта более 20 м/с, избегая препятствий и узких пространств. «SUPER представляет веху в развитии автономных систем MAV (micro air vehicle, минилетательный аппарат), преодолевая разрыв от лабораторных исследований до реальных условий» – говорится в аннотации к исследованию.
Манёвренная навигация MAV
Птицы прекрасно справляются с высокоскоростными полётами через загромождённое пространство. Современные БПЛА также стремятся добиться этой манёвренности в реальных условиях, как поиск и спасательные операции.
Для обеспечения безопасного и высокоскоростного полёта в неизвестной среде необходим баланс между манёвренностью, дальним зондированием и эффективным планированием траектории с помощью бортовой обработки данных.
Немало исследовательских проектов уже были посвящены анализу скорости с использованием заранее рассчитанных траекторий или обучению БПЛА с подкреплением. Но они часто опирались на заранее определённые среды или внешние датчики, что ограничивает их практическое применение.
Ограничивая полёты БПЛА в известных свободных зонах или снижая скорость вблизи незнакомых мест, люди ставят безопасность на первое место. Исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что метод двух траекторий хоть и включает вычислительные задержки, увеличивает скорость и сохраняя при этом безопасность.
Большинство беспилотных летательных аппаратов используют для навигации оптические датчики. Однако они склонны «размывать» данные движения, имеют малый радиус действия и плохо работают при слабом освещении.
Выходя за рамки предыдущих технологий, SUPER производит безопасный и высокоскоростной полёт из-за использования 3D LiDAR, для дальнего обнаружения и эффективной системы планирования.
Согласно результатам испытаний, минидрон SUPER может летать со скоростью 20 метров за секунду по полосе препятствий без каких-либо проблем. Во время навигации по лесу исследовательская группа обнаружила, что БПЛА мог успешно избегать деревья, ветки и другие препятствия, следуя за целью. Он также мог работать в условиях низкой освещённости.
Эффективная автономность беспилотника SUPER
SUPER использует трёхмерный LiDAR для высокоскоростной навигации, превосходя оптико-электронные системы на основе технического зрения по дальности, точности и надёжности, в условиях низкой освещённости.
Традиционные беспилотные летательные аппараты, оснащённые LiDAR, большие, тяжёлые и медленные из-за громоздких и дорогостоящих датчиков. Летательный дрон SUPER решает эти проблемы с помощью компактной конструкции с высоким отношением тяги к весу и Livox MID360 LIiDAR.
В отличие от предыдущих методов, SUPER эффективно обрабатывает точки LiDAR для отделения свободного пространства, сокращая время составления карт до одной-пять миллисекунд. Он также оптимизирует планирование траектории с помощью градиентных методов вместо более медленного квадратичного программирования со смешанными числами.
Это позволяет добиться более высоких показателей успешности. Двухтраекторный подход SUPER также повышает безопасность, сохраняя резервный путь и динамически оптимизируя время переключения. Используя бортовую LiDAR-инерциальную одометрию, дрон самостоятельно работает в условиях отсутствия Глобальной навигационной спутниковой системы, что делает его пригодным для применения в реальных условиях.
Эти достижения позволяют БПЛА превзойти предыдущие подобные летательные аппараты на основе LiDAR по скорости, эффективности и адаптивности.
Говоря о будущих достижениях, исследователи подчёркивают, что более компактные и лёгкие датчики LiDAR с большим радиусом действия могут повысить манёвренность, скорость и способность SUPER ориентироваться в ограниченном пространстве. А улучшенная аэродинамика и прогнозирование движения ещё больше повысят эффективность.
Китайская команда разработчиков считает, что благодаря низким вычислительным требованиям и высокой скорости, БПЛА SUPER идеально подходит для разведки, логистики, инспекции и поисково-спасательных операций в различных неструктурированных средах.
Поделись видео:
