Микро-БПЛА может обходиться без GPS

Нынешние авиадроны используют либо GPS, либо систему отслеживания движения и блок инерциальных измерений (IMU), чтобы понимать, где они, собственно, находятся и куда лететь. Это не только расходится с описаниями фантастов XX века, но и попросту непрактично. Система отслеживания движений не действует за пределами вашей лаборатории; GPS, помимо «колоссальной» точности, характеризуется ещё и отменной ненадёжностью; блок инерциальных измерений при сегодняшних технологиях сложен, тяжёл и дорог, что затрудняет его внедрение в ширящиеся ряды малых БПЛА.

На этой неделе исследователь Адам Брай с коллегами из Robust Robotics Group при Массачусетском технологическом институте (США) представили на конференции ICRA 2012 работу, демонстрирующую возможность создания микро-БПЛА, способного к полностью автономной навигации безо всяких внешних систем, основанной только на блоке инерциальных измерений и набортном лазере.

Чтобы доказать позитивные отличия новой системы навигации в точности (по сравнению с той же GPS), в помещении был проведён показательный полёт микро-БПЛА, причём в весьма агрессивном стиле:  Прямо скажем, ничего подобного на основе GPS у вас не получится: даже если вы используете нормальную военную версию (точность — 1 м), а не гражданский огрызок (точность — 30 м), то метровая ошибка при полёте в помещении означает быструю и неизбежную встречу с бетонной стеной на приличной скорости.

Обычно, чтобы добиться столь впечатляющего маневрирования, летательному аппарату нужна одна из двух технологий: либо двуногое существо без перьев в кабине (что выходит из моды), либо система внешнего отслеживания движений, используемая для постоянного снабжения ЛА информацией о его точном расположении в пространстве. Выглядят такие полёты впечатляюще, почти как уничтожение Cyberdemon бензопилой, однако также отдают читерством: в лесу, вражеских городах или горах ничего такого не будет, а БПЛА там всё же нужнее, чем в лаборатории.

Почему бы не сделать навигацию, основывающуюся только на набортных сенсорах робота? Увы, приличное количество датчиков высокого разрешения вместе с системой их адекватного анализа — это весомая нагрузка, к тому же эта техника часто ошибается. Поэтому действительно автономные БПЛА, ориентирующиеся лишь по набортным неинерциальным системам, летают медленно и осторожно, на максимальном удалении от всех препятствий.

Но медленное перемещение в пустом от препятствий пространстве, увы, мало похоже на поле боя. Исследователи из Robust Robotics Group взялись преодолеть эту проблему по линии наименьшего сопротивления. Их микро-БПЛА несёт нечто, что трудно назвать даже лидаром. Это обычный лазерный дальномер, весьма миниатюрный и лёгкий блок инерциальных измерений и предварительно составленная 3D-карта помещений.

Кажется, наличие последней обесценивает все достижения, ведь в реальных условиях вряд ли кто-то заранее даст микродрону объёмную карту какого-нибудь кабульского или кандагарского домика. Исследователи объясняют необходимость предварительного составления карты «умеренными» возможностями обсчёта препятствий лишь на базе лазерного дальномера. Их модель использует набортный процессор Intel Atom 1,6 Ггц.

И это значит, что для применения микро-БПЛА в реальных условиях перед ним следует пустить другой разведывательный БПЛА, чтобы он обеспечил SLAM — синхронную локализацию и картографирование местности. Как вариант, микро-БПЛА может сам заняться картографией, но для этого потребуется вычислительная мощность на порядок выше, либо всего в 2–3 раза бóльшая, но при условии менее агрессивного маневрирования. Будем надеяться, мы всё же дождёмся реализации хотя бы одного из этих вариантов. Подготовлено по материалам IEEE Spectrum.

Лазерный дальномер определяет расстояние до препятствий, однако картографирование самих препятствий требует слишком больших вычислительных мощностей, а их пока не разместить на дроне. (Иллюстрация МТИ.)

Хочешь узнать больше - читай отзывы

science.compulenta.ru