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工程师教无人机自动驾驶鸟类离开机场郭伟亮

文章来源:长赢娱乐网  |  2022-10-30

工程师教无人机自动驾驶鸟类离开机场

加州理工学院的工程师已经开发出一种新的控制算法,该算法可以使单个无人机从机场领空赶走整群鸟类。在IEEE Transactions on Robotics中的一项研究中提出了该算法。

该项目的灵感来自2009年的“哈德逊奇迹”,当时美国航空1549航班起飞后不久撞上了一群鹅,飞行员切斯利·沙伦伯格和杰弗里·斯基尔斯被迫降落在曼哈顿附近的哈德逊河

航空航天学副教授,工程与应用科学系Bren Scholar以及JPL研究科学家,负责人Soon-Jo Chung说:“只有1549号航班上的乘客才被救出,”无人机放牧项目调查员。“

这让我认为下次可能不会有一个如此圆满的结局。因此,我开始研究利用我在自治和机器人学领域的研究来保护领空的方法。”

当前控制领空的策略包括修改周围环境,使其对鸟类的吸引力降低;使用经过训练的猎鹰吓跑羊群;甚至驾驶无人驾驶飞机来吓跑鸟类。

加州理工学院自动系统与技术中心的研究员钟忠说,这些策略可能成本很高,或者在手动驾驶无人机的情况下不可靠。

“当将鸟类从空域放牧时,您必须非常谨慎地设置无人机的位置。如果距离太远,它就不会移动羊群。如果距离太近,您就有散落羊群并制造鸟类的风险。它是完全无法控制的。用无人驾驶无人机很难做到。”

放牧依赖于将羊群作为一个单独的实体进行管理的能力,可以将羊群保持在一起,同时改变其行进方向。

鸡群中的每只鸟都会对其附近鸟的行为变化做出反应。有效的放牧需要外部威胁将自身定位,以鼓励沿群羊的鸟类进行路线变化,从而影响距离他们最近的鸟类,从而影响距离更远的鸟类。

羊群等等,直到整个羊群改变路线。但是,位置必须准确:如果外部威胁变得过于热心并冲向鸡群,则鸟会惊慌并单独行动,而不是集体行动。

在2013年,Chung担任伊利诺伊大学厄本那香槟分校的助理教授时,曾获得国家科学基金会职业奖,以解决这一问题。

最初,Chung打算制造一种自我引导的拍打机器人,其飞行模仿猎鹰的飞行,并认为这种受生物启发的设计将通过向它们展示自然威胁来使其更有效地控制鸡群。

虽然在这方面所做的工作确实产生了一种全新的无人机,Chung在2017年推出了“蝙蝠机器人”,但他发现现成的四旋翼无人机在放牧鸟类方面同样有效。

为了自动教授无人机群,Chung和他的同事,包括他的前研究生之一,伦敦帝国学院的Aditya Paranjape,研究并推导了植绒动力学的数学模型,以描述羊群如何建立和维持地层,他们如何应对。

羊群边缘的威胁,以及它们如何通过羊群传达威胁。他们的工作改进了为放牧绵羊而设计的算法,该算法只需要在两个维度上工作,而不是三个维度。

加州理工学院的航空航天博士后学者,IEEE论文的合著者Kyunam Kim说:“我们认真研究了羊群动力学以及羊群和追赶者之间的相互作用,以开发一种数学上合理的羊群算法,以确保使用自主无人机安全地重新分配羊群。”

一旦他们能够生成植绒行为的数学描述,研究人员便对其进行了反向工程,以查看鸡群如何对即将来临的外部威胁做出反应,然后利用这些信息创建新的成群算法,从而为进入的动物提供理想的飞行路径无人机将羊群从受保护的空域移开而不散开。

Chung说:“我以前的研究集中在航天器和无人机群上,结果证明与该项目非常相关。”

该小组测试了鸟类近在韩国实地羊群算法,发现一个无人机可以保持一个羊群数十种鸟类的一指定空域。Chung说,该算法的有效性仅受传入鸟的数量和大小的限制,他补充说,该团队计划探索扩大项目规模以处理多个鸡群的无人驾驶飞机的方法。

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