Китайские исследователи разработали новый алгоритм, который позволяет дронам с камерами от первого лица (FPV) выполнять невероятные акробатические маневры. Этот прорыв позволяет дронам превосходить людей в сложных задачах, раскрывая их полный потенциал.
Что такое фигуры высшего пилотажа и почему это важно?
Фигуры высшего пилотажа – это маневры, требующие высокого уровня риска и неустойчивых положений, которые редко используются в обычных полетах. В природе, однако, воздушная акробатика является жизненно важным навыком для многих видов животных. Ястребы-перепелятники, соколы, летучие мыши и вороны используют сложные маневры для охоты, избегания препятствий и привлечения внимания.
Гао Фэй, доцент Чжэцзянского университета, объясняет, что превращение «маневров с высоким риском» в «высокоэффективные вознаграждения за выживание» является ключом к переосмыслению традиционных подходов к управлению дронами.
Новый алгоритм: интеллект вместо оборудования
Команда Гао Фэя разработала комплексную систему, которая позволяет дронам выполнять фигуры высшего пилотажа даже в условиях наличия препятствий, превосходя результаты профессиональных пилотов.
«Традиционные методы обычно фокусируются на улучшении оборудования: более мощные двигатели или более точные датчики. Мы же исследовали рациональность самого планирования маневров,» – говорит Гао Фэй.
«Мы показали, что квадрокоптеры могут выполнять более сложные маневры и принимать более изящные позы, используя только интеллектуальные алгоритмы, без необходимости модернизации оборудования.»
Как работает система?
Система использует два ключевых подхода:
- Преобразование движения в намерение: Преобразует желаемые маневры полета в выполнимые цели.
- Оценка риска и вознаграждения: Уравновешивает избежание препятствий, энергоэффективность и характеристики высшего пилотажа.
После того, как пользователь задает желаемую траекторию, система генерирует сложную траекторию полета и обеспечивает стабильное выполнение в известных условиях, без вмешательства человека.
Дрон против человека: победа машины
Исследователи протестировали систему на двух классических моделях FPV-дронов. Дрон демонстрировал впечатляющую маневренность, выполняя перевернутые полеты через кольца и змеевидные маневры в туннелях.
В соревновании с профессиональным пилотом, дрон показал 100% успешность в пролете через шесть ворот и выполнении шести петель в перевернутом положении, в то время как пилот-человек добился успеха только в 3 из 24 попыток. Более того, дрону требовалось меньше места для маневров.
«Это подтверждает, что способность системы генерировать и выполнять сложные маневры превосходит человеческие возможности,» – говорит Гао Фэй.
Применение и будущее технологии
Беспилотники играют важную роль в современных военных конфликтах. Способность дронов выполнять фигуры высшего пилотажа значительно повысит их гибкость и эффективность. Меньшие беспилотники смогут перемещаться по сложной местности для разведки или быстро приближаться к целям.
Хотя текущая система зависит от существующих карт местности, исследователи планируют разработать систему, которая сможет обходиться без них и управлять роями дронов.
Потенциальные применения
- Размещение зондов вблизи вулканов
- Спасательные операции в разрушенных зданиях
- Навигация космических аппаратов среди космического мусора
- Воздушная кинематография
«Мы считаем, что фигуры высшего пилотажа могут повысить адаптивность и гибкость транспортного средства в сложных условиях, улучшая его эксплуатационные характеристики в практическом применении,» – говорит Гао Фэй.
«Это исследование открывает новые возможности для квадрокоптеров по выполнению агрессивных миссий в экстремальных условиях.»
Источник — scmp
