Flottes de drones pourraient aider les recherches pour les randonneurs perdus: Système permet d'explorer des drones en coopération terrain sous couvert forestier épais où les signaux GPS ne sont pas fiables.

Trouver les randonneurs perdus dans les forêts peut être un processus long et difficile, les hélicoptères et les drones ne peuvent pas avoir un aperçu à travers la canopée des arbres épais. Récemment, il a été proposé que les drones autonomes, qui peut bob et tisser à travers les arbres, pourrait aider ces recherches. Mais les signaux GPS utilisés pour guider l'avion peuvent être peu fiables ou inexistantes dans les environnements forestiers. Dans un document d'être présenté au Symposium international sur la conférence expérimentale robotique de la semaine prochaine, les chercheurs du MIT décrivent un système autonome pour une flotte de drones pour rechercher en collaboration sous le couvert forestier dense. Les drones utilisent uniquement à bord de calcul et de communication sans fil - nul besoin de GPS.

les chercheurs du MIT décrivent un système autonome pour une flotte de drones pour rechercher en collaboration sous le couvert forestier dense grâce à bord que le calcul et la communication sans fil - nul besoin de GPS.

Images: Melanie Hound

Chaque drone quadrirotor autonome est équipé de détecteurs de gamme laser pour l'estimation de position, localisation, et la planification du chemin. Comme le drone vole autour, il crée une personne carte 3-D du terrain. Les algorithmes permettent de reconnaître des points, il inexplorées et déjà fouillés, il sait quand il est entièrement cartographié une zone. Une station sol hors bord fusionne les cartes individuelles de drones multiples dans une carte globale 3-D qui peut être contrôlé par l'homme sauveurs.

Dans une mise en œuvre dans le monde réel, mais pas dans le système actuel, les drones viendrais équipés de la détection d'objet pour identifier un randonneur manquant. lorsque situé, le drone taguer l'emplacement du promeneur sur la carte mondiale. Les humains pourraient alors utiliser ces informations pour planifier une mission de sauvetage.

"Essentiellement, nous remplaçons les humains avec une flotte de drones pour faire la partie recherche du processus de recherche et de sauvetage plus efficace,» Dit premier auteur Yulun Tian, un étudiant diplômé du Département de l'aéronautique et astronautique (AeroAstro).

Les chercheurs ont testé des drones multiples dans les simulations de forêts générées au hasard, et testé deux drones dans une zone boisée au sein de Langley Research Center de la NASA. Dans les deux expériences, chaque drone cartographié une zone d'environ 20 mètres carrés dans environ deux à cinq minutes et fusionnés en collaboration leurs cartes ensemble en temps réel. Les drones ont aussi bien à travers plusieurs mesures, y compris la vitesse globale et le temps pour achever la mission, détection des caractéristiques forestières, et la fusion précise des cartes.

Co-auteurs sur le papier sont: Katherine Liu, un étudiant de doctorat dans le laboratoire informatique et d'intelligence artificielle du MIT (CSAIL) et AeroAstro; Ok Kyel, un étudiant de doctorat en CSAIL et le Département de génie électrique et informatique; Loc Tran et Danette Allen du Centre de recherche Langley de la NASA; Nicholas Roy, professeur et chercheur AeroAstro CSAIL; et Jonathan P. Comment, le professeur Richard Maclaurin Cockburn, de l'aéronautique et de l'astronautique.

L'exploration et la cartographie

Sur chaque drone, les chercheurs ont monté un système LIDAR, ce qui crée un balayage 2-D des obstacles environnants en tirant des faisceaux laser et la mesure des impulsions réfléchies. Cela peut être utilisé pour détecter les arbres; toutefois, à des drones, arbres individuels apparaissent remarquablement similaires. Si un drone ne peut pas reconnaître un arbre donné, il ne peut pas déterminer si elle a déjà exploré une zone.

Les chercheurs ont programmé leurs drones pour identifier les orientations à la place de plusieurs arbres, qui est beaucoup plus distinctif. Avec cette méthode, lorsque le signal LIDAR retourne un groupe d'arbres, un algorithme calcule les angles et les distances entre les arbres afin d'identifier ce cluster. « Drones peut l'utiliser comme une signature unique de dire si elles ont visité cette région avant ou si elle est une nouvelle zone,» Dit Tian.

Cette technique caractéristique de détection permet la station au sol de fusion avec précision des cartes. Les drones explorent généralement une zone dans les boucles, produire des analyses qu'ils vont. La station au sol surveille en permanence les scans. Lorsque deux boucles de drones autour du même groupe d'arbres, la station au sol fusionne les cartes en calculant la transformation relative entre les drones, puis fusionner les cartes individuelles pour maintenir des orientations cohérentes.

« Le calcul de cette transformation par rapport indique comment vous devez aligner les deux cartes il correspond exactement comment l'apparence de la forêt,» Dit Tian.

Dans la station terrestre, Logiciel de navigation robotique appelé « localisation et cartographie simultanées » (CLAQUER) - qui les deux cartes une zone inconnue et garde la trace d'un agent dans la zone - utilise l'entrée de LIDAR pour localiser et capturer la position des drones. Cela l'aide à fusionner les cartes avec précision.

Le résultat final est une carte avec 3-D caractéristiques du terrain. Les arbres apparaissent sous forme de blocs de nuances colorées de bleu au vert, en fonction de la hauteur. les zones inexplorées sont sombres, mais deviennent gris comme ils sont mis en correspondance par un drone. logiciel de planification chemin de bord indique un drone d'explorer toujours ces zones inexplorées sombres comme il vole autour. La production d'une carte 3-D est plus fiable que attachant simplement une caméra à un drone de surveillance et le flux vidéo, dit Tian. Vidéo à une transmission gare centrale, par exemple, nécessite beaucoup de bande passante qui peuvent ne pas être disponibles dans les zones forestières.

recherche plus efficace

Une innovation clé est une nouvelle stratégie de recherche qui permettent les drones explorer plus efficacement une zone. Selon une approche plus traditionnelle, un drone toujours chercher la zone inconnue la plus proche possible. toutefois, qui pourrait être dans un certain nombre de directions de la position actuelle du drone. Le drone vole généralement à une courte distance, puis arrête pour sélectionner une nouvelle direction.

« Cela ne respecte pas la dynamique du drone [mouvement],» Dit Tian. « Il doit arrêter et de tourner, ce qui signifie qu'il est très inefficace en termes de temps et d'énergie, et vous ne pouvez pas vraiment prendre de la vitesse « .

Au lieu, les drones de chercheurs explorent le plus proche possible zone, tout en tenant compte de leur orientation actuelle. Ils croient que cela peut aider les drones à maintenir une vitesse plus cohérente. Cette stratégie - où le drone a tendance à se déplacer dans un motif en spirale - couvre une zone de recherche beaucoup plus rapide. « Dans les missions de recherche et de sauvetage, le temps est très important,» Dit Tian.

Dans le journal, les chercheurs ont comparé leur nouvelle stratégie de recherche avec une méthode traditionnelle. Par rapport à cette ligne de base, la stratégie des chercheurs a aidé les drones couvrent zone beaucoup plus, quelques minutes plus rapides et avec des vitesses moyennes plus élevées.

Une limitation pour une utilisation pratique est que les drones doivent encore communiquer avec une station au sol hors-bord pour la fusion de carte. Dans leur expérience en plein air, les chercheurs ont dû mettre en place un routeur sans fil qui reliait chaque drone et la station terrestre. A l'avenir, ils espèrent concevoir les drones pour communiquer sans fil à l'approche d'un autre, fusionner leurs cartes, puis couper la communication quand ils se séparent. La station terrestre, dans ce cas, ne serait utilisé pour surveiller la carte globale mise à jour.

La source: http://news.mit.edu, par Rob Matheson