Инженеры Калифорнийского технологического института Преподавал Беспилотный стаду целую стаю птиц от аэропортов

Инженеры из Калифорнийского технологического института разработали новый алгоритм управления, который позволяет одному беспилотный стадо целую стаю птиц от воздушного пространства аэропорта. Алгоритм представлен в исследовании в IEEE Transactions по робототехнике.

Проект был вдохновлен 2009 “Чудо на Гудзоне,” когда US Airways Flight 1549 ударил стадо гусей вскоре после взлета и пилоты Салленбергер и Джеффри Скайлс были вынуждены приземлиться в реке Гудзон офф Манхэттен.

“Пассажиры рейса 1549 были спасено только потому, что пилоты были настолько искусными,” говорит Сун-Джо Чунг, доцент аэрокосмической и Брен Scholar в Отделе инженерных и прикладных наук, а также научный сотрудник JPL, и главный исследователь по пастушьему проекту беспилотника. “Это заставило меня думать, что в следующий раз, возможно, не такой счастливый конец. Поэтому я начал искать способы защиты воздушного пространства от птиц, усиливая свои исследования в области автономии и робототехнике.”

кредит: Вскоре Джо-Chung / Caltech

Современные стратегии управления воздушного пространства включают изменения окружающей среды, чтобы сделать его менее привлекательным для птиц, с помощью обученных соколов, чтобы отпугнуть паству от, или даже пилотирование беспилотник, чтобы отпугнуть птиц. Эти стратегии могут быть дорогостоящими или в случае ручной пилотируемый дрон-ненадежны, говорит Chung, который является исследователем в Центре Калифорнийского технологического института для автономных систем и технологий.

“Когда сгонять птиц от воздушного пространства, Вы должны быть очень осторожны в том, как вы позиционируете свой беспилотный. Если это слишком далеко, он не будет двигаться стадо. И если он становится слишком близко, вы рискуете рассеивая стадо, что делает его полностью неконтролируемой. Это трудно сделать с пилотируемым гулом.”

Скотоводство опирается на способность управлять стаю как единый, содержал объект по поддержанию его вместе, смещает направление движения. Каждая птица в стае реагирует на изменения в поведении птиц ближайшей к нему. Эффективное скотоводство требует внешней угрозы, в данном случае, дрон-позиционировать себя таким образом, что она поощряет птиц по краю стада, чтобы внести изменения курса, которые затем влияют на птиц ближайшие к ним, которые влияют на птиц дальше в стаде, и так далее, пока вся стая не меняет курс. Позиционирование должно быть точным, тем не мение: если внешняя угроза становится слишком усердствовать и устремляется в стаде, птицы будут паниковать и действовать индивидуально, не коллективно.

В 2013, в то время как он был ассистентом профессора в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампань, Chung получил Национальную премию научного фонда КАРЬЕРА для решения проблемы. первоначально, Chung намеревался построить самонаводящиеся, хлопая робот, чей полет будет имитировать, что сокола, полагая, что биоинспирированный дизайн сделает его еще более эффективным при управлении стадами, представив их с естественной кажущейся угрозой. В то время как работа в этом направлении сделал выход совершенно новый стиль дрон- “Bat Bot” что Chung открыт в 2017 году, он обнаружил, что вне-полка quadrotor беспилотник был столь же эффективен при пастушьих птицах.

Для того, чтобы научить беспилотный стадо автономно, Чанг и его коллеги, в том числе Адитья Paranjape из Imperial College London, один из его бывших аспирантов, изучен и вывел математическую модель стекаются динамики, чтобы описать, как стайка строить и поддерживать образование, как они реагируют на угрозы по краю стада, и как они затем передают эти угрозы через паству. Их работа улучшает алгоритмы, предназначенные для выпаса овец, который необходим только для работы в двух измерениях, вместо трех.

“Мы тщательно изучили динамику стада и взаимодействия между стадами и преследователей разработать математически звука алгоритм стадным, что обеспечивает безопасное перемещение стай с использованием автономных беспилотных летательных аппаратов,” говорит Ким Kyunam, постдокторский ученый в аэрокосмической промышленности Калифорнийского технологического института и соавтор статьи IEEE.

После того, как они были в состоянии произвести математическое описание поведения стекаются, исследователи обратной инженерии его, чтобы увидеть, как именно приближается к внешним угрозам будет ответ на стаями, и затем использовать эту информацию для создания нового алгоритма стадного, который производит идеальные траектории полета для входящих дронова, чтобы переместить стадо от защищенного воздушного пространства без диспергирования.

“Мое предыдущее исследование было сосредоточено на космических аппараты и беспилотные летательные аппараты роев, который оказался удивительно подходит для данного проекта,” Chung говорит.

Команда протестировали алгоритм на стаи птиц вблизи поля в Корее и обнаружили, что один беспилотный мог держать стадо десятков птиц из воздушного пространства. Эффективность алгоритма ограничивается только количеством и размером входящих птиц, Chung говорит, добавив, что команда планирует исследовать способы масштабирования проекта на нескольких беспилотных летательных аппаратов, связанных с несколькими стаями.

Источник:

HTTP://www.caltech.edu, Роберт Перкинс