Кадр из фильма "Прометей", где учёные использовали дроны для построения карт в пещерах.


В научно-фантастическом фильме "Прометей" учёные выпускали небольших дронов в таинственные туннели с целью создания детализированной 3D-карты участка. Причём процесс построения карты занимал всего лишь несколько минут. Австралийские исследователи планируют применить аналогичный подход для изучения участков старых шахт, куда людям заходить достаточно опасно.

Специалист Крейг Линдли (Craig Lindley) и его коллеги из Го­су­дарст­вен­ного объединения научных и прикладных ис­сле­до­ва­ний Австралии (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) разработали особых дронов-разведчиков. Беспилотники, которые будут управляться оператором, смогут проверить на безопасность участок при помощи мониторинга количества воды и изучения степени обрушения кровли. Кроме того, аппарат сможет заняться поиском месторождений полезных ископаемых, которые ранее были просто упущены из виду.

Исследователи при создании собственного дрона взяли за основу коммерческий квадрокоптер. Он оснащён мощными светодиодными фонарями, камерами и сонаром.

Изначально учёные пробовали управлять полётом беспилотника при помощи его камеры на борту. Иными словами, они применяли режим пилотирования "вид от первого лица" (FPV) — пилот, управляющий аппаратом, видит изображение, получаемое с видеокамеры при помощи устройств отображения, например, мониторов, телевизоров, видео-очков. Но метод не подошёл для длительных перелётов в запутанных шахтах, поскольку с таким режимом очень сложно не зацепить стены.

"Режим FPV в действительности очень сложен для управления дроном, поскольку увиденное пространство ограничено и можно видеть лишь одно направление. Всё это не давало полного представления об обстановке", — поясняет Линдли.

По этой причине учёные разработали компьютерное программное обеспечение VoxelNet, которое создаёт 3D-модель окружающего пространства на основе видеоизображений, передаваемых с дрона на ноутбук. Всё это предоставляет виртуальное изображение беспилотника в окружающего его среде. Такая карта помогает учёным рассмотреть, есть ли поблизости какие-либо угрозы безопасности, а также заниматься поиском полезных ископаемых.

Отмечается, что в настоящий момент необходимо 20 минут, чтобы картографировать десятиметровый участок туннеля при помощи видеоданных. Но, возможно, существует и более эффективный способ, говорят разработчики.

"Совсем недавно мы также применили в исследовании сонар", — отмечает Линдли. Гидролокационный сенсор, который использует звуковые волны для обнаружения предметов, предоставляет меньше данных, чем видеосъёмка. Это означает, что такие сенсоры могут использоваться для более быстрого создания трёхмерной модели и, возможно, в режиме реального времени.

И хотя подобные модели, построенные благодаря сонару, являются менее точными, исследование (которое только готовится к публикации в научном журнале) показывает, что они обеспечивают эффективную навигацию. Возможно, картографирование местности будет происходить прямо на борту дрона, и для этого не потребуется передавать информацию сначала на компьютер, говорит учёный.

Сегодня Линдли и его исследовательская группа продолжают улучшать программное обеспечение VoxelNet. Кроме того, разработчики в настоящий момент экспериментируют с лидаром — технологией получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах. Иными словами, лидар строит карты с помощью лазеров.

Добавим, что в скором времени швейцарские больницы начнут использовать беспилотники для перевозки лабораторных образцов. Также инженеры предлагают применять их для уборки собачьего помёта или в качестве опылителей в поле.