Drony si doteraz bez GPS veľmi nepomohli, keď totiž vypadol signál, alebo ho niekto rušil, navigácia sa rozpadla. Výskumníci však teraz ukázali riešenie, ktoré tento problém obchádza. Nový systém riadený umelou inteligenciou dovolil dronom lietať aj tam, kde GPS zlyhá a dokonca aj bez kamier.
Za vývojom stojí tím z Prince Sultan University, ktorý predstavil framework s názvom CLAK. Ten využil kombináciu senzorov priamo na palube dronu. Konkrétne ide o LiDAR, barometer a inerciálne merania pohybu. Vďaka tomu systému nepotreboval satelity, žiadne vizuálne rozpoznávanie terénu.
Odoberaj Vosveteit.sk cez Telegram a prihlás sa k odberu správ
V čom je výhoda systému, ktorý funguje mimo GPS?
GPS funguje skvele na otvorenom priestranstve, no stačí tunel, husté mesto alebo les a signál začne kolabovať. V horších prípadoch ho niekto cielene ruší alebo falšuje. Okrem rušenia si však armády musia dať pozor aj na ďalšiu vec. Takzvaný spoofing dokáže dron „oklamať“ falošným GPS signálom. Stroj potom verí, že sa nachádza inde, než v skutočnosti je. V najhorších signáloch môže nepriateľ jednotku spoofovať tak, že vletí na pozíciu svojich jednotiek. Pri bežných systémoch to predstavuje vážny problém, CLAK však satelity úplne ignoruje, takže takýto útok stráca zmysel.
Zdroj: aappp / Shutterstock.com
„Systém sa učí z neobrazových dát a dokáže odhadnúť polohu aj bez GPS alebo kamier,“ hovoria autori systému.
Práve v tom spočíva jeho sila. Keď dron nepočúva satelity, nikto mu nemôže nič podstrčiť. Z navigačného riešenia sa tak stáva aj bezpečnostný prvok. Alternatíva v podobe kamier síce existuje, no má vlastné limity. Potrebuje svetlo, kontrast a výpočtový výkon. Keď sa ocitneš v tme, hmle alebo prašnom prostredí, kamera stráca spoľahlivosť. CLAK sa však nespolieha nie len na GPS, ale ani na kamery. Spolieha sa však na priestorové vnímanie.
CLAK navádza drona podobne ako netopier
Rovnako ako netopier, aj systém CLAK vysiela signály, zachytáva ich návrat a z toho si skladá mapu okolia. CLAK si však skladá mapu pomocou LiDAR-u. Laser „oskenuje“ prostredie a vytvorí bodový mrak, ktorý AI spracuje.
Populárna spravodajská aplikácia pre iOS a Android dostala veľkú aktualizáciu. Pribudlo množstvo nových funkcií, ktoré musíš vyskúšať
Za týmto jednoduchým obrazom sa skrýva pomerne komplexná architektúra. Model kombinuje viacero AI prístupov naraz. Najprv použije konvolučné vrstvy, ktoré z dát vytiahnu základné vzory. Následne zapojí obojsmernú LSTM sieť, ktorá pochopí pohyb v čase. Attention mechanizmus vyberie dôležité informácie a finálny výpočet zabezpečí Kolmogorov-Arnoldova sieť.
Celý systém vedci trénovali vo virtuálnom prostredí. Využili nástroje ako ROS 2, Gazebo či PX4. Simulácie doplnili o reálne dáta z oblasti Taif v Saudskej Arábii, aby model lepšie zvládol skutočné podmienky. Výsledky testov vyzerajú zatiaľ presvedčivo. Priemerná chyba v určení polohy klesla z viac než troch metrov pod hranicu jedného metra. V niektorých scenároch sa presnosť zlepšila o viac než 75 percent.
„Model dosahuje vysokú presnosť a zároveň zostáva dostatočne ľahký pre reálne nasadenie,“ hovorí vedúci štúdie, Imen Jarraya.
Výskumníci chcú systém nasadiť na miesta, kde ostatné systémy zlyhávajú
Výhodu nový systém CLAK ukáže najmä v prostrediach, kde ostatné systémy zlyhajú, napríklad v podzemných tuneloch, vnútorných priestoroch, v horách alebo mestách plných vysokých budov. Možno ťa ale prekvapí aj vtipný vedľajší efekt, ktorý pravdepodobne nezamýšľali ani samotní tvorcovia. Navigácia bez kamier znamená aj menší zásah do súkromia. Dron nevidí tváre, nezaznamenáva konkrétne detaily.
Pracuje len s bodmi v priestore a pohybom, v mestách by práve toto mohlo zmierniť odpor ľudí voči autonómnym lietajúcim zariadeniam. Z čisto armádneho využitia by tak systém CLAK mohol ľahšie nájsť cestu do komerčnej sféry.
Okrem toho šetrí energiu. Spracovanie obrazu patrí medzi najnáročnejšie úlohy. Keď ho vynecháš, predĺžiš čas letu a znížiš záťaž na hardvér. Výskumníci uvažujú o spolupráci viacerých dronov. Predstav si roj, kde jeden stroj nájde cestu cez neznámy tunel a okamžite ju „odovzdá“ ostatným. To všetko prirodzene bez kamier, bez GPS, len na základe dát zo senzorov.
Takýto systém by si postupne vytváral kolektívnu mapu priestoru. Každý nový prelet by ju spresnil a rozšíril. Drony by sa učili nielen samostatne, ale aj navzájom.
Celé riešenie ukazuje jednu vec. Navigácia sa posúva od závislosti na externých signáloch k schopnosti orientovať sa „zvnútra“. A práve to môže rozhodnúť v momentoch, keď všetko ostatné zlyhá.
Páčil sa vám článok? Sledujte nás na Facebooku