Сотрудники ИТМО разработали систему локальной навигации «ВОСТОК», которая помогает беспилотникам определять местоположение там, где отсутствует или неустойчиво работает GPS.
Система будет полезна для дронов-ассистентов беспилотного транспорта, посадки беспилотного вертолета на палубу ледокола на Северном морском пути и доставки покупок из онлайн-магазинов прямо на подоконник загородного дома. В отличие от похожих разработок новая система точнее и быстрее определяет позицию и скорость дрона.
При навигации и построении маршрута беспилотники ориентируются на данные спутниковой системы навигации (GPS). Однако она ошибается рядом со стенами в плотной городской застройке и недоступна в закрытых помещениях вроде комнат и тоннелей. Даже два метра разницы между реальным и расчетным местоположением помешает небольшому дрону точно приземлиться на базу подзарядки или положить посылку в нужное место.
Создавая системы локальной навигации, конструкторы и разработчики используют разные методы — например, расклеивают по площади посадки QR-коды.
Камера дрона считывает их и по ним ориентируется в пространстве. Недостаток такого подхода в том, что он требует хорошее равномерное освещение и большое количество QR-кодов разного масштаба, чтобы беспилотник увидел их с разных расстояний. Еще один метод — использование радиомаяков и ультразвука. С помощью приемников дрон улавливает источники радиоволн или звука и определяет свое местоположение. Но радиоволны отражаются от стен, а ультразвук заглушается шумом лопастей, что мешает рассчитывать координаты.
Ученые факультета безопасности информационных технологий ИТМО разработали отечественную систему локальной навигации «ВОСТОК», которая помогает беспилотникам определять свое местоположение, заходить на посадку и взлетать там, где не работает GPS. В отличие от похожих разработок «ВОСТОК» не нуждается в видеокамере, радаре или лидаре для ориентирования, а саму систему можно собрать из недорогих доступных на отечественном рынке компонентов.
Также разработка ученых ИТМО точнее и быстрее определяет местоположение дрона. «ВОСТОК» рассчитывает координаты с точностью до четырех миллиметров несколько тысяч раз в секунду, превосходя кинематическое позиционирование в реальном времени (GPS RTK), и десять раз в секунду отслеживает скорость с точностью до двух сантиметров в секунду, не уступая GPS.
Эти параметры позволяют беспилотнику садиться и взлетать с движущегося транспорта даже в густом тумане.
Система локальной навигации подойдет для разных задач. На Северном морском пути «ВОСТОК» поможет обеспечить автоматическую посадку беспилотного вертолета на палубу движущегося ледокола. Также система автоматизирует маршрут беспилотных карьерных самосвалов, работающих в пыли, и доставку дроном покупок из онлайн-магазинов в окна загородных домов.
Сейчас сигнал от комплекта из двух пар модулей покрывает комнату 8×8 метров высотой до трех метров. «ВОСТОК» легко масштабируется — достаточно увеличить количество модулей, их мощность и конфигурацию.
В дальнейшем разработчики «ВОСТОКа» планируют испытать систему в большом спортивном зале, а также сконфигурировать систему для позиционирования дронов относительно друг друга, а не только внутри помещения. В перспективе созданное решение станет частью арены рободронов — песочницы, где разработчики будут собирать данные и отрабатывать алгоритмы управления беспилотниками.
