Нынешние авиадроны используют либо GPS, либо систему отслеживания движения и блок инерциальных измерений (IMU), чтобы понимать, где именно они находятся и куда лететь. Это не только расходится с описаниями фантастов XX века, но и попросту непрактично. Система отслеживания движений не действует за пределами вашей лаборатории; GPS, помимо «колоссальной» точности, характеризуется ещё и отменной ненадёжностью; блок инерциальных измерений при сегодняшних технологиях сложен, тяжёл и дорог, что затрудняет его внедрение в ширящиеся ряды малых БПЛА.
| Лазерный дальномер определяет расстояние до препятствий, однако картографирование самих препятствий требует слишком больших вычислительных мощностей, а их пока не разместить на дроне. (Иллюстрация МТИ.) |
На этой неделе исследователь Адам Брай с коллегами из Robust Robotics Group при Массачусетском технологическом институте (США) представил на конференции ICRA 2012 работу, демонстрирующую возможность создания микро-БПЛА, который способен к полностью автономной навигации безо всяких внешних систем, основанной только на блоке инерциальных измерений и набортном лазере. Чтобы доказать позитивные отличия новой системы навигации в точности (по сравнению с той же GPS), в помещении был проведён показательный полёт микро-БПЛА, причём в весьма агрессивном стиле:
Прямо скажем, ничего подобного на основе GPS у вас не получится: даже если вы используете нормальную военную версию (точность — 1 м), а не гражданский огрызок (точность — 30 м), то метровая ошибка при полёте в помещении означает быструю и неизбежную встречу с бетонной стеной на приличной скорости.
Обычно, чтобы добиться столь впечатляющего маневрирования, летательному аппарату нужна одна из двух технологий: либо двуногое существо без перьев в кабине (что выходит из моды), либо система внешнего отслеживания движений, используемая для постоянного снабжения ЛА информацией о его точном расположении в пространстве. Выглядят такие полёты впечатляюще, почти как уничтожение Cyberdemon бензопилой, однако также отдают читерством: в лесу, вражеских городах или горах ничего такого не будет, а БПЛА там всё же нужнее, чем в лаборатории.
Почему бы не сделать навигацию, основывающуюся только на набортных сенсорах робота? Увы, приличное количество датчиков высокого разрешения вместе с системой их адекватного анализа — это весомая нагрузка, к тому же эта техника часто ошибается. Поэтому действительно автономные БПЛА, ориентирующиеся лишь по набортным неинерциальным системам, летают медленно и осторожно, на максимальном удалении от всех препятствий.
Но медленное перемещение в свободном от препятствий пространстве, увы, мало похоже на поле боя. Исследователи из Robust Robotics Group взялись преодолеть эту проблему по линии наименьшего сопротивления. Их микро-БПЛА несёт нечто, что трудно назвать даже лидаром. Это обычный лазерный дальномер, весьма миниатюрный и лёгкий блок инерциальных измерений и предварительно составленная 3D-карта помещений. Кажется, наличие последней обесценивает все достижения, ведь в реальных условиях вряд ли кто-то заранее даст микродрону объёмную карту какого-нибудь кабульского или кандагарского домика.
Исследователи объясняют необходимость предварительного составления карты «умеренными» возможностями обсчёта препятствий лишь на базе лазерного дальномера. Их модель использует набортный процессор Intel Atom 1,6 Ггц. И это значит, что для применения микро-БПЛА в реальных условиях перед ним следует пустить другой разведывательный БПЛА, чтобы он обеспечил SLAM — синхронную локализацию и картографирование местности. Как вариант, микро-БПЛА может сам заняться картографией, но для этого потребуется вычислительная мощность на порядок выше — либо всего в 2–3 раза бóльшая, но при условии менее агрессивного маневрирования.
Будем надеяться, что всё же дождёмся реализации хотя бы одного из этих вариантов.
