Поиск потерянных туристов в лесу очень сложное и долгое мероприятие, так как вертолеты не могут изучить местность из-за густой растительности деревьев. Недавно было предложено решение в качестве использования дронов которые смогут беспрепятственно летать между деревьями, избегая столкновений. Но сигнал GPS который используют дроны часто нестабильный или вообще отсутствует из-за помех в лице тех же деревьев.
В статье, опубликованной на Международном симпозиуме по экспериментальной робототехнике, исследователи Массачусетского технологического института описывают автономную систему используемая флотом беспилотных летательных аппаратов для совместного поиска объекта под плотными лесными навесами. Дроны используют только бортовые вычисления и беспроводную связь - GPS не требуется.
Каждый автономный квадрокоптер оснащен лазерными дальномерами для определения местоположения, окружающей среды и планирования траектории полета. По мере того, как дрон пролетает по заданному направлению, он создает отдельную трехмерную карту местности. Алгоритмы помогают распознавать неисследованные и уже обнаруженные пятна, поэтому система понимает, когда ей удалось собрать полностью готовую карту местности. Внешняя наземная станция объединяет отдельные карты из нескольких беспилотных летательных аппаратов в глобальную трехмерную карту, которую могут использовать спасатели для изучения полученных данных.
В будущем планируется реализация распознавание объектов для идентификации пропавшего туриста. При обнаружении туриста, его местоположение будет отмечено на глобальной карте. Затем спасатели могут использовать эту информацию для планирования миссии спасения.
«По сути, мы заменяем людей флотом беспилотных летательных аппаратов, чтобы сделать поисковую часть и спасения более эффективной», - говорит автор Юлун Тянь, аспирант кафедры аэронавтики и астронавтики (AeroAstro).
Изучение и картография
На каждом беспилотнике исследователи установили систему LIDAR, которая производит двумерное сканирование окружающих препятствий путем отправки лазерных лучей и измерения отраженных импульсов. Эту технологию так же можно использовать для обнаружения деревьев; однако, дронам, отдельные деревья определяются как дубликаты. Если беспилотные не может распознать данное дерево, он не может определить, исследована ли данная область.
Исследователи запрограммировали дроны на унификацию группы деревьев, что является гораздо более отличительной особеностью. С помощью этого метода, когда сигнал LIDAR возвращает кластер деревьев, алгоритм вычисляет углы и расстояния между деревьями для идентификации этого кластера. «Дроны могут использовать это как уникальную подпись, чтобы узнать, посещали ли они эту область раньше или если это новая область», - говорит Тиан.
Эта технология обнаружения объектов помогает наземной станции точно объединять карты. Наземная станция постоянно контролирует сканирование. Когда два беспилотных аппарата летают вокруг одного и того же кластера деревьев, наземная станция объединяет карты, вычисляя относительное преобразование между дронами, а затем сравнивает отдельные карты, чтобы согласовать ориентации объектов.
На наземной станции программное обеспечение, называемое «одновременная локализация и сопоставление» (SLAM), которое отображает неизвестную область и отслеживает дрона внутри области, использует вход LIDAR для локализации и захвата положения беспилотных летательных аппаратов. Это помогает точно спланировать карты.
Конечным результатом является карта с трехмерным отображением местности. Деревья отображаются в виде блоков цветных оттенков от синего до зеленого, в зависимости от высоты. Необработанные области темные, но становятся серыми, при изучении этой местности дроном. Встроенное программное обеспечение для планирования пути подсказывает беспилотнику всегда исследовать темные неизведанные области, Тиан говорит, что создание трехмерной карты более надежны вариант, чем просто прикрепление камеры к беспилотнику и мониторинг видеопотока. Передача видео на центральную станцию, например, требует большой пропускной способности, которая может быть недоступна в лесных районах.
