無(wú)人機(jī)作為新科技的產(chǎn)兒，已經(jīng)成為被普遍使用的搜尋和救援工具，但在森林中執(zhí)行搜尋任務(wù)時(shí)，濃密的樹(shù)冠覆蓋面會(huì)影響其GPS信號(hào)。日前，MIT研究人員提出了一套解決方案：利用自主系統(tǒng)使無(wú)人機(jī)艦隊(duì)在密集的森林冠層下協(xié)同搜索，無(wú)人機(jī)只需要配置機(jī)載計(jì)算和無(wú)線通訊就可以擺脫GPS的限制了。
在執(zhí)行搜尋任務(wù)過(guò)程中，每架無(wú)人機(jī)配備激光測(cè)距儀用于位置估計(jì)、定位和路徑規(guī)劃，在飛行中創(chuàng)建單獨(dú)的3D地形圖，運(yùn)用算法識(shí)別未探索和已探索的區(qū)域，直至完全映射指定的劃分區(qū)域。依此類推，整個(gè)無(wú)人機(jī)艦隊(duì)最后將各自創(chuàng)建的地形圖整合形成一個(gè)全方位的3D地形圖，以最少的成本梳理出大片森林的全地形，供救援人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)配置物像識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別搜尋對(duì)象，并在全方位3D地形圖中標(biāo)記出走失或受傷的救援對(duì)象的方位，而救援人員將根據(jù)這些信息實(shí)施救援。
每架無(wú)人機(jī)均安裝了一個(gè)激光雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射激光束和測(cè)量反射脈沖來(lái)對(duì)周圍的障礙物進(jìn)行2D掃描。研究人員對(duì)這些無(wú)人機(jī)進(jìn)行編程來(lái)識(shí)別不同樹(shù)木的方向，當(dāng)激光雷達(dá)信號(hào)映射一個(gè)樹(shù)簇時(shí)，算法會(huì)自動(dòng)計(jì)算樹(shù)木之間的角度和距離作為區(qū)分樹(shù)簇的參數(shù)，同時(shí)也確定無(wú)人機(jī)自身的方位。這種特征檢測(cè)技術(shù)也有助于精確地合并不同無(wú)人機(jī)創(chuàng)建的地形圖。
傳統(tǒng)上使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行搜尋和救援時(shí)，無(wú)人機(jī)總是被指令搜索最接近的可能未知區(qū)域，而這個(gè)未知區(qū)域也許在無(wú)人機(jī)所處位置的任何一個(gè)方向上，因此，無(wú)人機(jī)通常需要飛行少許距離，然后停頓，接著再選擇下一個(gè)新的方向，這種方式浪費(fèi)了一定的時(shí)間和能量。在實(shí)際的營(yíng)救任務(wù)中，每一分鐘都及其珍貴，因此，MIT研究人員創(chuàng)建了一種更有效率的搜尋策略，即盡可能地保存多架無(wú)人機(jī)同時(shí)工作的勢(shì)頭，形成螺旋狀的模式來(lái)提高覆蓋搜尋區(qū)域的速度，而不是簡(jiǎn)單地讓無(wú)人機(jī)去覆蓋未探測(cè)的地區(qū)。
這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)階段仍存在一點(diǎn)亟待突破的限制：當(dāng)前系統(tǒng)需要一個(gè)外部的地面站來(lái)合成單獨(dú)的地形圖，MIT研究人員在戶外的實(shí)驗(yàn)中，必須建立一個(gè)無(wú)線路由器來(lái)連接每架無(wú)人機(jī)和地面站。他們希望在將來(lái)通過(guò)設(shè)計(jì)，使無(wú)人機(jī)在彼此靠近時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行無(wú)線通信并融合地形圖，彼此分開(kāi)時(shí)則切斷通信，在這種情況下，地面站的作用就只是用來(lái)監(jiān)視實(shí)時(shí)的全方位地形圖。
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