系统允许无人驾驶飞机,以合作探索地形茂密的森林的树冠下的GPS信号是不可靠的
机械手

寻找失去的徒步旅行者在森林可能是一个艰难而漫长的过程,直升机和无人机不能一睹穿过浓密的树冠。

最近,有人提议,自主无人机,这可以通过树,鲍勃和编织可以帮助这些搜索。但GPS信号用于指导飞机可以在森林环境中不可靠或不存在。

最近的一篇论文中提出了在实验机器人技术国际研讨会会议,麻省理工学院的研究人员描述了一个自治系统的无人机协同搜索下茂密的森林的树冠。无人机只使用机载计算和无线通信,不需要GPS。

配备激光测距发现者


每个自治quadrotor无人机配备激光测距查找器位置估计,本地化,和路径规划。无人驾驶飞机飞来飞去,它创建一个个人三维地形的地图。

算法帮助识别未知的和already-searched斑点,所以,知道什么时候完全映射的一个区域。一个场外的个别地图从多个无人机地面站融合到全球3 d地图可以监控人的救援人员。

在实际实现中,虽然没有在当前的系统,无人机将会配备对象检测确定一个失踪的徒步旅行者。当定位时,无人机会在全球地图上标记徒步旅行者的位置。人类可以使用此信息来计划一个营救任务。

”从本质上讲,我们取代人类舰队的无人机进行搜索的一部分搜救过程更有效率,”第一作者Yulun田说航空航天系的研究生(航空航天系)。

研究人员测试了多个无人机模拟随机生成的森林,在美国国家航空航天局兰利研究中心的森林地区测试了两架无人机。

在这两个实验,每个无人机映射约20平方米的面积大约2到5分钟,在实时协同融合他们的地图。

无人机也在几个指标表现良好,包括整体速度和时间来完成任务,检测的森林功能,188bet亚洲体育和准确的地图合并。

本文的合著者:凯瑟琳·刘博士生在麻省理工学院的计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)和航空航天系;Kyel好,CSAIL的博士生,电气工程和计算机科学的部门;Loc Tran和Danette艾伦NASA兰利研究中心;尼古拉斯•罗伊做成一个航空航天系教授、研究员;和乔纳森·P如何,航空航天的理查德·Cockburn麦克劳林教授。

探索和映射


在每个无人驾驶飞机,研究人员安装激光雷达系统,创建一个二维扫描周围的障碍的射击激光束和测量反射的脉冲。

这可以用来探测树;然而,无人机,个别树木显得非常相似。如果无人机不能识别给定的树,它不能确定它已经探索的区域。

研究者设定他们的无人机,而不是识别多个树的方向,这是更独特。通过这种方法,当激光雷达信号返回一个集群的树木,一个算法计算集群的角度和树之间的距离来确定。

”无人机可以使用,作为一个独特的签名告诉如果他们之前访问了该地区或如果它是一个新领域,”田说。

这种特征检188bet亚洲体育测技术帮助地面站准确地图合并。无人机一般在循环中探索一个区域,生产扫描。地面站不断监视扫描。

保持一致的方向


当两个无人机循环在同一集群的树木,地面站的地图合并计算相对无人机之间的转换,然后融合个体映射到保持一致的方向。

”计算的相对变换告诉你应该如何对齐两个地图对应于森林看起来如何,”田说。

在地面站,机器人导航软件名为“同时本地化和映射”(大满贯)——地图一个未知的领域和跟踪区域内的一个代理,使用激光雷达输入本土化和捕获无人驾驶飞机的位置。这有助于它融合地图准确。

最终的结果是一张地图和三维地形特征。188bet亚洲体育树木看起来像块颜色深浅的蓝色,绿色,根据高度。未开发的领域是黑暗的但把它们映射的灰色一个无人驾驶飞机。

车载路径规划软件告诉无人机总是探索这些黑暗的未知的领域,因为它飞来飞去。产生一个三维地图比简单地将一个相机更可靠无人机和监控视频饲料,田说。

传输视频中央车站,例如,需要大量的带宽,在森林地区可能不可用。

更高效的搜索


一个关键创新是一种新的搜索策略,让无人机更有效地探索的区域。按照更传统的方法,无人机总是搜索最可能的未知区域。

然而,可以在任意数量的方向从无人机的当前位置。无人机通常飞很短的距离,然后停止选择一个新的方向。

”不尊重无人机动力学[运动],”田说。”它必须停下来,这意味着它在时间和能量方面效率很低,你不能真正加快速度。””

相反,研究者的无人机探索最可能的区域,同时考虑当前的方向。他们认为这可以帮助无人驾驶飞机维护更一致的速度。

这种策略——无人机倾向于螺旋模式——涵盖了搜索区域旅游更快。”在搜索和救援任务,时间是非常重要的,”田说。

覆盖更多领域


在本文中,研究人员将他们的新的搜索策略与传统的方法。相对于基线,研究者的策略帮助无人机覆盖更多领域,几分钟的速度和更高的平均速度。

实际使用的一个限制是,无人机还必须与地图合并的场外的地面站。在室外实验中,研究人员不得不建立一个无线路由器,连接每一个无人机地面站。

在未来,他们希望设计无人机无线通信彼此接近时,融合他们的地图,而当他们单独沟通。地上站,在这种情况下,只会被用来监控全球地图更新。

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寻找失去的徒步旅行者在森林可能是一个艰难而漫长的过程,直升机和无人机无法从茂密的树冠中一瞥。最近,有人提议,自主无人机,这可以通过树,鲍勃和编织可以帮助这些搜索。但GPS信号用于指导……