Беспилотное будущее: как работают «мозги» у дронов

Самая минимальная ее версия называется «БАС» – беспилотная авиационная система. В нее входит сам летательный аппарат, наземный пункт управления и каналы связи. Часто для работы этой системы необходимо присутствие человека – оператора.

Несколько таких БАС, или одна БАС с дополнительной инфраструктурой (дронопорты, система обеспечения безопасности) образуют беспилотный авиационный комплекс (БАК). Он может обеспечивать планирование автономного выполнения и контроля целевой задачи.

Яркий пример – система доставки грузов на основе БЛА. В ее основе – распределенная сеть дронопортов. На вход БАК поступает заказ о доставке груза в определенную точку. Система автоматического управления (САУ) БАК планирует: какой БЛА и куда должен полететь, сколько будет стоить доставка, какие риски потери груза.

Если для отдельного дрона часто бывает достаточно одного ноутбука со специализированным программным обеспечением в качестве наземного пункта управления, то когда речь идет о сети из БАС – необходимо учитывать, что аппарат должен взаимодействовать не с одним конкретным наземным пунктом, а с распределенной сетью таких пунктов. То есть обмениваться информацией в рамках глобальной сети, в которой он отмечает свое положение, статус, получает статус других аппаратов.

Причем отдельному аппарату вовсе не обязательно быть умным. За большинство устройств из беспилотной летающей братии думает оператор — электронные «мозги» наземного пункта управления. Но все же бывают случаи, когда «мозги» необходимо встраивать и в сам аппарат.

Обработка данных на борту целесообразна, когда важна оперативность. Например, определить зону лесного пожара, где могут находиться люди, которых необходимо спасти. Пока оператор удаленно обследует территорию, пока аппарат передаст данные на землю, пока они будут обработаны в наземном пункте управления – пройдет слишком много времени. Это особенно важно, когда нет широкополосного канала связи, обеспечивающего быструю и бесперебойную передачу данных, а решение необходимо принять оперативно.

Другая ситуация, когда БЛА может каким-то образом повлиять на происходящее, например, используя умные алгоритмы поиска объекта. Стоит задача: найти человека. Но человек либо совсем не хочет, чтобы его нашли, либо он не всегда находится в пределах обзора, например, может быть скрыт элементами рельефа (деревьями, травой, камнями). В таком случае необходимо построить маршрут БЛА таким образом, чтобы попытаться его найти. Например, чтобы БЛА, когда заметит потенциально похожий на искомый объект предмет, самостоятельно построил маршрут для сближения с ним, снизился и обследовал этот район более детально. В этих случаях необходимо, чтобы обработка данных происходила на борту.

Многие целевые задачи требуют от БЛА адаптации к изменению обстановки, и современный тренд – это как раз разработка адаптивных, автономных систем, которые без участия оператора могут подстроиться под изменение ситуации. Например, при изменении силы и направления ветра, погоды в целом. В таких случаях также нужно обрабатывать всю доступную информацию в реальном времени.

Обработка пестицидами в сельском хозяйстве при помощи дронов обычно происходит так: сначала дрон сканирует поле, определяет места скопления вредителей, а потом по этим местам производится обработка химикатом. В принципе, эти две операции можно автоматизировать и сделать за один заход. Другой вопрос – нужно ли это, сильно ли изменится картина с момента после обработки.

Другой пример: промышленная безопасность на стройке. Определить, ходят ли работники без каски, в принципе, можно и на земле. Какая разница, когда именно это сделали? А вот если дрон оснащен громкоговорителем и может оперативно предупредить нарушителя – в таком случае он должен обрабатывать информацию в реальном времени, непосредственно в воздухе.

Наиболее важная задача, которая решается только на борту – это навигация, в том числе визуальная, которая требует больших вычислительных и интеллектуальных ресурсов. Частный случай такой навигации – когда необходимо провести точную посадку, доставить груз и пр

Хотя беспилотники применяются уже больше столетия, по-настоящему массовое применение они получили только в последние годы.

Появление микроэлектромеханических инерциальных датчиков вместо громоздких авиационных навигационных комплексов; мощные и небольшие бюджетные вычислители; нейросети - все это сделало БЛА не только компактными, но и доступными. И наконец, следующий шаг в развитии беспилотной авиации – более умные и автономные в применении аппараты. Для этого сейчас есть все предпосылки.