Насекомое ориентирование: Только небо и земля
Современные БПЛА для ориентирования используют целый арсенал технических средств — магнитометры и гироскопы, системы навигации и акселерометры — которые позволяют им определять положение, направление и ориентацию в пространстве. Системы эти довольно сложны и не настолько надежны, как хотелось бы. По словам австралийского инженера Ричарда Мура (Richard Moore), совершая сложный маневр, беспилотник нередко на некоторое время просто «запутывается», лишь спустя секунды восстанавливая нужные данные по новым расчетам и показателям приборов.
Для устранения этого досадного — а порой и просто опасного — недостатка Ричард Мур и его коллеги из группы профессора Мандьяма Шринивасана (Mandyam Srinivasan) решили положиться на базовую и вполне надежную систему, имеющуюся практически на любом беспилотнике, на видеокамеру. А вдохновение для нового метода авторы получили, изучив прием, отработанный за миллионы лет эволюции летающих насекомых, которые ориентируются на линию горизонта.
Если посмотреть на насекомое, совершающее маневр, в замедленном воспроизведении, можно заметить, что оно старается удерживать ориентацию головы и глаз, чтобы держать стабилизированное в поле зрения изображение неба и горизонта. Сходным образом действует и предложенная австралийскими разработчиками система: оснащенная парой широкоугольных линз («рыбьих глаз»), она, обрабатывая полученное с них изображение, схематизирует его, выделяя лишь три базовые компоненты — небо, землю и разделяющую их линию.
Исходя из данных о текущей своей ориентации и положении, аппарат генерирует такое же изображение неба и земли, но расчетное, и затем сравнивает его с реальным. И уже из этих данных, в соответствии с несложным алгоритмом, непрерывно определяет свое направление и ориентацию.
«Перед взлетом система не требует никакого перепрограммирования, в отличие от более ранних аналогов, для которых требовалось заранее провести предварительные расчеты положений неба и земли для данных условий и ввести их в бортовой компьютер, — добавляет Ричард Мур, — Новая система требует лишь указать беспилотнику перед взлетом, что он находится в положении готовности». Он сам снимет нужные данные, определит положения неба и земли, и будет использовать их в качестве начальных, на следующих этапах отслеживая изменения в этой картинке. Такой подход позволяет БПЛА постоянно «самообучаться», адаптируясь к самым разным изменчивым условиям работы.
В ходе летных испытаний система, установленная на беспилотнике, с успехом справилась с ориентированием в серии поворотов на 90 градусов — по словам авторов, отслеживать все параметры удалось с намного большей точностью, нежели с использованием традиционных инструментов.
По информации ABC Science