Полет вслепую: как управлять дроном в полной темноте
Со стремительно растущей тенденцией к использованию автономных дронов в логистике, промышленности и работе экстренных служб растет и потребность в навигации, когда GPS недоступен. Спутниковая навигация эффективна на открытой местности, однако она не работает в закрытых помещениях, подземных сооружениях, густонаселенных городских районах и зонах стихийных бедствий. Последние исследования и отраслевые инновации, в частности кейс от QuData об автономной навигации дронов без GPS-сигнала, меняют принципы работы беспилотников, больше не полагаясь на спутниковые сигналы.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), которые осуществляют навигацию без GPS, используют альтернативные методы локализации, такие как визуальная одометрия, системы LiDAR и сенсорный анализ. Интегрируя данные из камер, инерциальных измерительных устройств (IMU), барометров и радиолокационных систем, дроны создают точные карты среды и стабильно передвигаются в пространстве.
И хотя системы компьютерного зрения и LiDAR используются для навигации в помещениях, им трудно работать в условиях слабого освещения или в однотипных помещениях. Чтобы преодолеть эти ограничения, команда из Массачусетского технологического института представила MiFly – систему, использующую радиочастотные (РЧ) волны и сигналы обратного рассеяния для точной локализации с минимальными требованиями к оборудованию.
MiFly работает с помощью одной маломощной метки, отражающей сигналы миллиметрового диапазона, передаваемые бортовым радаром дрона. В отличие от традиционных систем, требующих нескольких маркеров или сложной инфраструктуры, подход MiFly экономически эффективнее и проще во внедрении. Дрон обнаруживает отражение от метки, отфильтровав шум окружающей среды с помощью метода модуляции, который назначает уникальные частоты, чтобы отличить отклик метки от других отражений.
Чтобы обеспечить точное позиционирование, разработчики установили на дрон два радара – горизонтальный и вертикальный. Каждый радар передает сигналы с разной поляризацией, что позволяет метке различать их и отражать соответственно. Этот способ двойной поляризации помогает определять пространственное положение дрона даже в закрытых помещениях с минимальными визуальными ориентирами. Данные этих радаров затем объединяются с данными бортового IMU, который отслеживает ускорение, высоту и ориентацию дрона. Эта интеграция позволяет БПЛА оценить полную траекторию полета, включая вращение, движение и наклон.
Во время тестовых полетов в разных закрытых пространствах, в том числе в затемненных туннелях, MiFly продемонстрировал поразительную точность локализации до 7 сантиметров. Даже при частичном перекрытии метки система оставалась стабильной в пределах 6 метров. Исследователи планируют улучшить дальность работы, усовершенствовав дизайн радаров и антенн.
Кроме автоматизации для складов, эта технология имеет широкий спектр применений: от спасательных операций и инспекции опасных зон до военных операций. Беспилотники, оборудованные навигацией без GPS, могут находить людей под завалами или обследовать подземные объекты. Кроме того, эти БПЛА являются идеальным решением для ретрансляции связи в удаленных или труднодоступных местах.
Дальнейший этап развития MiFly – интеграция с полностью автономными системами, которые позволят дронам самостоятельно прокладывать маршруты, ориентируясь только на РЧ-локализацию. Поскольку индустрия все больше полагается на беспилотники для решения критически важных задач, такие инновации, как MiFly, станут ключевыми для обеспечения бесперебойной и эффективной работы даже в самых сложных условиях.
Узнайте больше технических деталей об этом подходе к навигации дронов в статье о MiFly.