أساطيل من الطائرات بدون طيار يمكن أن تساعد عمليات البحث عن المفقود المتجولون: نظام يسمح طائرات بدون طيار لاستكشاف تعاوني التضاريس تحت الستائر الغابات الكثيفة حيث إشارات GPS لا يعول عليها.

يمكن العثور على المفقود المتجولون في الغابات تكون عملية صعبة وطويلة, كما المروحيات والطائرات بدون طيار لا يمكن الحصول على لمحة من خلال مظلة شجرة سميكة. مؤخرا, تم اقترح أن الطائرات بدون طيار مستقلة, والتي يمكن أن بوب ونسج من خلال الأشجار, يمكن أن تساعد عمليات البحث هذه. لكن إشارات GPS تستخدم لتوجيه الطائرات يمكن أن يكون غير موثوق بها أو غير موجود في بيئات الغابات. في ورقة يتم تقديمها في الندوة الدولية حول مؤتمر التجريبية الروبوتات الأسبوع المقبل, وصف الباحثون MIT نظام مستقل لأسطول من الطائرات بدون طيار لتعاونية بحث تحت الستائر الغابات الكثيفة. الطائرات بدون طيار تستخدم فقط على متن حساب والاتصالات اللاسلكية - لا GPS المطلوبة.

وصف الباحثون MIT نظام مستقل لأسطول من الطائرات بدون طيار لتعاونية بحث تحت الستائر الغابات الكثيفة تستخدم فقط على متن حساب واللاسلكية الاتصالات - لا GPS المطلوبة.

صور: ميلاني كلب الصيد

وقد تم تجهيز كل quadrotor بدون طيار الحكم الذاتي مع ليزر المدى لتقدير موقف, الموقع, وتخطيط المسار. وبما أن طائرة بدون طيار تحلق حولها, فإنه يخلق خريطة 3-D الفردية للأرض. خوارزميات مساعدتها على التعرف على المواقع غير المكتشفة وبحثت بالفعل, لذلك يعرف انه عندما تم تعيينها بشكل كامل مساحة. محطة خارج مجلس الأرض الصمامات خرائط الفردية من طائرات بدون طيار متعددة في خريطة 3-D العالمية التي يمكن رصدها من قبل رجال الانقاذ الإنسان.

في تطبيق في العالم الحقيقي, ولكن ليس في النظام الحالي, سوف تأتي مجهزة الطائرات بدون طيار مع الكشف عن وجوه لتحديد مسافر المفقود. عندما تقع, ان طائرة بدون طيار علامة موقع مسافر على الخريطة العالمية. يمكن البشر ثم استخدام هذه المعلومات للتخطيط لمهمة إنقاذ.

"بشكل أساسي, نحن استبدال البشر مع أسطول من طائرات بدون طيار لجعل جزء من بحث عملية البحث والإنقاذ أكثر كفاءة,"يقول المؤلف الأول Yulun تيان, طالب دراسات عليا في قسم للملاحة الجوية والفضائية (AeroAstro).

واختبر الباحثون طائرات بدون طيار متعددة في محاكاة الغابات بشكل عشوائي, واختبار طائرتين بدون طيار في منطقة حرجية في مركز أبحاث لانغلي ناسا. في كلا التجربتين, تعيين كل طائرة بدون طيار على منطقة مساحتها 20 متر تقريبا في حوالي 2-5 دقائق وبالتعاون تنصهر خرائطهم معا في الوقت الحقيقي. أيضا إجراء الطائرات بدون طيار بشكل جيد عبر عدة مقاييس, بما في ذلك السرعة والوقت الشاملة لاكمال المهمة, الكشف عن ملامح الغابات, ودمج دقيق للخرائط.

شارك في الكتاب على ورقة هي: كاثرين ليو, طالب دكتوراه في مختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (CSAIL) وAeroAstro; Kyel طيب, طالب دكتوراه في CSAIL وقسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب; لوك تران ودانيت ألين من مركز أبحاث لانغلي ناسا; نيكولاس روي, أستاذ AeroAstro والباحث CSAIL; وجوناثان P. ماذا, وماكلورين البروفيسور ريتشارد كوكبرن للملاحة الجوية والفضائية.

استكشاف ورسم الخرائط

على كل الطائرات بدون طيار, شنت الباحثون نظام يدار, مما يخلق مسح 2-D من العقبات المحيطة بها عن طريق اطلاق النار أشعة الليزر وقياس نبضات تنعكس. وهذا يمكن أن تستخدم لكشف الأشجار; ومع ذلك, لطائرات بدون طيار, أشجار الفردية تظهر متشابهة بشكل ملحوظ. إذا طائرة بدون طيار لا يمكن التعرف على شجرة معينة, لا يمكن تحديد ما اذا كان استكشافها بالفعل منطقة.

برمجة الباحثون طائرات بدون طيار لتحديد التوجهات بدلا أشجار متعددة ", وهو أكثر تميزا حتى الآن. مع هذا الأسلوب, عندما تعود إشارة يدار مجموعة من الأشجار, خوارزمية بحساب الزوايا والمسافات بين الأشجار لتحديد هذه المجموعة. "الطائرات بدون طيار يمكن استخدام هذا كتوقيع فريدة من نوعها لمعرفة ما إذا كانوا قد زار هذه المنطقة قبل أو إذا كان مجال جديد,"يقول تيان.

هذه التقنية ميزة الكشف تساعد المحطة الأرضية دمج بدقة الخرائط. الطائرات بدون طيار عموما استكشاف منطقة في الحلقات, إنتاج بالاشعة لأنها تذهب. المحطة الأرضية تراقب باستمرار بمسح. عندما اثنين من طائرات بدون طيار حلقة حول لنفس مجموعة من الأشجار, المحطة الأرضية يدمج الخرائط عن طريق حساب التحول النسبي بين الطائرات بدون طيار, ومن ثم دمج خرائط الفردية للحفاظ على التوجهات متسقة.

"حساب هذا التحول النسبي يخبرك كيف يجب أن محاذاة خرائط اثنين حتى يتطابق مع بالضبط كيف تبدو الغابات,"يقول تيان.

في المحطة الأرضية, برمجيات الملاحة الروبوتية يسمى "الترجمة الفورية ورسم الخرائط" (ضربة عنيفة) - وكلاهما خرائط منطقة مجهولة ويتتبع وكيل داخل المنطقة - يستخدم مدخلات يدار في توطين والاستيلاء على موقف الطائرات بدون طيار. هذا يساعد على دمج خرائط بدقة.

والنتيجة النهائية هي خريطة مع 3-D التضاريس. تظهر الأشجار لبنات من ظلال اللون الأزرق إلى اللون الأخضر, اعتمادا على ارتفاع. مناطق لم تستكشف بعد مظلمة ولكن تتحول الرمادية كما انهم المعين من قبل طائرة بدون طيار. على متن برمجيات تخطيط المسار يروي بدون طيار لاستكشاف دائما هذه المناطق غير المستكشفة المظلمة كما الذباب حول. إنتاج خريطة 3-D هو أكثر موثوقية من مجرد ربط الكاميرا لطائرة بدون طيار ورصد الفيديو تغذية, يقول تيان. نقل الفيديو إلى المحطة المركزية, على سبيل المثال, يتطلب الكثير من عرض النطاق الترددي التي قد لا تكون متاحة في مناطق الغابات.

البحث أكثر كفاءة

والابتكار الرئيسي هو استراتيجية البحث الجديدة التي تسمح للطائرات بدون طيار أكثر كفاءة استكشاف منطقة. وفقا لنهج أكثر تقليدية, أن طائرة بدون طيار دائما البحث في أقرب الممكنة منطقة مجهولة. ومع ذلك, التي يمكن أن تكون في أي عدد من الاتجاهات من الوضع الحالي بدون طيار ل. الطائرة عادة الذباب على بعد مسافة قصيرة, ثم توقف لتحديد اتجاه جديد.

واضاف "هذا لا تحترم ديناميات بدون طيار [حركة],"يقول تيان. واضاف "لقد لوقف وبدوره, وهذا يعني انها غير فعالة للغاية من حيث الوقت والطاقة, وأنت لا تستطيع اختيار حقا السرعة ".

في حين أن, طائرات بدون طيار الباحثين استكشاف أقرب مساحة ممكنة, مع مراعاة اتجاهها الحالي. وهم يعتقدون هذا يمكن أن تساعد الطائرات بدون طيار الحفاظ على سرعة أكثر اتساقا. هذه الاستراتيجية - حيث يميل الطائرة للسفر بشكل لولبي - تغطي منطقة البحث أسرع بكثير. "في مهمات البحث والإنقاذ, الوقت مهم جدا,"يقول تيان.

في ورقة, قارن الباحثون استراتيجية جديدة للبحث مع الطريقة التقليدية. بالمقارنة مع خط الأساس, ساعدت استراتيجية الباحثين تغطي طائرات بدون طيار أكثر بكثير منطقة, عدة دقائق بشكل أسرع ومع متوسط ​​سرعات أعلى.

واحد الحد للاستخدام العملي هو أن الطائرات بدون طيار لا يزال يجب التواصل مع المحطة الأرضية خارج المجلس لخريطة دمج. في تجربتهم في الهواء الطلق, وكان الباحثون لإعداد جهاز التوجيه اللاسلكي التي تربط كل الطائرات بدون طيار والمحطة الأرضية. فى المستقبل, انهم يأملون في تصميم الطائرات بدون طيار على التواصل لاسلكيا عند الاقتراب من بعضها البعض, صهر خرائطهم, ثم قطع الاتصالات عندما فصل. المحطة الأرضية, في هذه الحالة, لن يؤدي إلا إلى استخدامها لرصد الخريطة العالمية المحدثة.

مصدر: HTTP://news.mit.edu, روب ماثيسون