Программно-аппаратный комплекс для БПЛА с возможностью уклонения от препятствий при автономном полете и предотвращением столкновений при ручном полёте. Наша разработка оснащается системами предотвращения столкновений. В системе машинного (технического) зрения применяются оптические, лазерные и инфракрасные сенсоры для сканирования окружающей среды, вместе с тем, программные алгоритмы, такие как 3DVFH+ (3D Vector Field Histogram+) для работы с пассивно определяемыми данными глубины и вариации алгоритма МАР (Vector Field Histogram) для работы с активно определяемыми данными глубины, позволяют полетному контроллеру обнаруживать препятствия и избегать столкновения с ними. Эти системы объединяют несколько датчиков для обнаружения и обхода препятствий:

3 стереопары; 3 лазерных или инфракрасных дальномера (ToF - сенсоры); При автоматическом полете БПЛА облетает препятствия сохраняя основной маршрут полета по базовым точкам. При ручном управлении, система останавливается при обнаружении препятствия предупреждая оператора о том, с какой стороны и на какой дальности обнаружено препятствие.Технологии, используемые в нашем инновационном решении: ректификация изображения, информационный и корреляционный анализ изображений стереопары, высоконагруженные вычисления, нейронные сети с поддержкой аппаратного ускорения, распределенные вычисления с использованием энергоэффективных/высокопроизводительных ядер центрального процессора, глобальное планирование маршрута, локальное планирование маршрута, распознавание возможных помех и препятствий, планирование маршрута прибытия в точку с учетом заданной точности. Преимущества нашей разработки представлены ниже:

1) Высокая вероятность распознавания любых объектов: цилиндры диаметром от 5 см (провода и ветки относятся к этой категории) - наш алгоритм распознает заблаговременно, в отличии от систем, построенных на базе лазерных дальномеров. Они с высокой долей вероятности просто не заметят препятствие и приведут к аварийной ситуации.

2) Многоуровневая оптимизация программных алгоритмов: для процессорной архитектуры, для процессоров определенной разрядности, для конкретного процессор. Это позволяет экономить на ресурсах и использовать слабые и дешевые процессоры.

3) Глубокая интеграция нейросетевых алгоритмов с аппаратным ускорением вычислений. Позволяет максимально быстро получить информацию, обработать и выполнить конкретное действие для данной ситуации.

4) Возможность работы в темное время суток в ограниченном режиме в специальной версии БПЛА (оснащен прожекторами для освещения пространства с целью осуществления точной посадки, а также возможность обнаружить крупные препятствия);

5) Отсутствие в системе дорогостоящих узлов;

6) Открытый исходный код. Позволит сторонним разработчикам создавать программные обеспечения, планировщики миссий полета и тд.

Программно-аппаратный комплекс или обладает различными полетными режимами:

1. Автоматический взлет. Квадрокоптер автоматически взлетает на заданную высоту от 1м до 2м, если нет препятствий сверху. Препятствие обнаруживает с помощью датчиков. Также может произойти автоматическое прерывание взлета и принудительная посадка, если в процессе взлета обнаружено препятствие сверху.

2. Автоматическая посадка. Квадрокоптер выполняет автоматическую посадку, касается поверхности, выключает вращение винтов. Дрон должен включать данный режим принудительно, если текущий заряд аккумулятора меньше заданного порога.

3. Автоматический возврат домой (RTH). Квадрокоптер в автоматическом режиме на заданной высоте возвращается в заданную точку (точка взлета) и в ней совершает автоматическую посадку. В алгоритме управления будет заложена функция анализа остатка заряда аккумулятора в режиме реального времени, чтобы включать возврат домой принудительно, если текущего заряда становится недостаточным для возврата и посадки с запасом в заданный порог.

4. Автоматический скаутинг. Дрон летит по обозначенным точкам, где каждая содержит данные:

- широта, долгота;

- реальная высота до земли подлета к точке (может отсутствовать);

- высота съемки фото в точке - реальная высота до земли;

Перемещается между точками со следованием по рельефу, используя барометр, GPS и наружные датчики (оптические, лазерные или инфракрасные датчики). Зависает на высоте съемки и снимает фото без искажений в каждой точке.

5. Ручной режим управления. У оператора появляется возможность управлять высотой квадрокоптера, задать вектор движения и скорость.

6. Система защиты от столкновений. В процессе полета квадрокоптер ведет непрерывное сканирование пространства во всех направлениях. Во время ручного управление дрон предотвращает столкновение путем полной остановки перед препятствием. В автоматическом режиме происходит облет препятствия.

7. Визуальное позиционирование снизу для точной посадки при режиме возврата домой (RTH). Данная система будет реализована с помощью гибридных датчиков. Точность при посадке на точку взлета будет обеспечена менее 0.5 м, за счет использования гибридной системы навигации и позиционирования (оптические, лазерные или инфракрасные датчики), которые опираются в том числе на визуальные маркеры и результаты анализа оптического потока.

8. Безопасная посадка с возможностью поиска для экстренной посадке по нажатию кнопки завершения полета или в случае нехватки заряда для возврата домой. Таким образом, летательный аппарат ищет под собой ровное пространство для посадки, где нет деревьев, кустов, а также водной поверхности.

На страницу проекта