Проект представляет собой модульный программный комплекс для автономной групповой навигации БПЛА в сложной среде. Основу составляет объединенный алгоритм уклонения, который интегрирует три компонента: фильтр Калмана для оценивания и прогноза движения препятствий, DSM для реактивной безопасной коррекции траектории и 3DVFH+ для выбора направлений на локальной карте. Реализация выполнена в ROS с автопилотом PX4; компоненты разнесены по отдельным узлам и обмениваются через топики. Проведено более 100 прогонов сценариев с одиночными и множественными препятствиями, подвижными целями и групповыми полетами. Объединенный метод устойчиво превосходит отдельные подходы по надежности обхода и качеству траектории.
Пользователями проекта могут выступать команды воздушного мониторинга, картографирования и поисково-спасательных работ, где важны безопасность, автономность и переносимость решений между платформами. Применимость подтверждается выбором промышленного стека ROS–PX4–Gazebo и показанной устойчивостью к задержкам связи и отказу отдельного аппарата в групповых сценариях.
Проблематика сводится к трем ограничениям. Во-первых, один оператор не способен в реальном времени обрабатывать поток данных от группы аппаратов и безопасно управлять сложными маневрами. Во-вторых, каналы связи и бортовые вычислительные ресурсы ограничены, следовательно алгоритмы должны работать локально и в реальном времени. В-третьих, единичные методы обхода препятствий дают сбои в насыщенной динамической обстановке и не обеспечивают масштабируемость на рой. Из этого вытекает требование децентрализованной архитектуры и комбинированных методов, компенсирующих взаимные недостатки.
Предлагаемое решение реализует децентрализованную систему, где каждый БПЛА самостоятельно формирует команды движения по данным собственных датчиков и минимального обмена с соседями. Фильтр Калмана выдает прогнозы по динамическим объектам, 3DVFH+ строит локальную карту и направление к цели, DSM гарантирует соблюдение кинематических ограничений и непроницаемость препятствий. Узлы связаны через ROS и интегрированы с PX4, что упрощает перенос на разные платформы и конфигурации.

На страницу проекта