Университет Вирджинии испытал систему локальной навигации для подземных БПЛА
Исследователи из Школы инженерии и прикладных наук Университета Вирджинии опубликовали результаты испытаний новой системы автономной навигации для беспилотных летательных аппаратов, предназначенной для работы в условиях полного отсутствия сигналов глобального позиционирования (GPS). Разработка, представленная в конце февраля 2021 года, ориентирована на применение в сложных подземных инфраструктурах — шахтах, тоннелях, пещерах и разрушенных зданиях.
Ключевая проблема полетов под землей — невозможность использовать спутниковую навигацию. Традиционные инерциальные системы со временем накапливают ошибку (дрейф), что делает невозможным точное позиционирование на протяжении длительного маршрута. Решение, предложенное командой профессора Тодда Брауна, основано на слиянии данных (sensor fusion) от компактного лидара (LIDAR) и высокоточных MEMS-гироскопов.
Алгоритм, получивший название «визуально-инерциальная одометрия с привязкой к карте местности», позволяет дрону в реальном времени строить трехмерную карту окружения и одновременно определять свое положение на ней. Лидар сканирует пространство с частотой 10 Гц, создавая облако точек, которое сопоставляется с опорной картой или вычисляется относительное перемещение.
«Мы создали систему, которая имитирует работу человека, идущего с закрытыми глазами и ощупывающего стены, — пояснили разработчики. — Дрон «ощупывает» пространство лазерным лучом и, сопоставляя текущие показания с картой, понимает, где он находится. Это позволяет выполнять миссии в полной темноте и без спутников».
В ходе экспериментов в тестовом тоннеле протяженностью 300 метров дрон успешно прошел маршрут, сохраняя позиционирование с ошибкой менее 0.5% от пройденного пути. Разработка финансировалась Пентагоном (DARPA) в рамках программы Subterranean Challenge, нацеленной на создание роботов для работы в подземных условиях. Успешные испытания открывают путь к созданию спасательных и инспекционных дронов для горнодобывающей промышленности и МЧС.
Опубликовано 28 февраля 2021 г.