211service.com
Hur drönare kan undvika kollisioner genom att dela kunskap
Om US Federal Aviation Administration tillåter utbredd användning av kommersiella drönare, kan himlen snart surra av svärmar av obemannade flygfarkoster – särskilt i täta stadskärnor. Det innebär att drönare kommer att ha till uppgift att självständigt undvika kollisioner, eftersom deras antal kommer att vara för högt för att alltid förlita sig på mänskliga flygledare.
Drönare som flyger i tätbyggda städer kommer att behöva programmeras för att fatta snabba beslut för att undvika kollisioner.
Stanford Intelligent Systems Laboratory är bara ett team på mer än 130 som arbetar med NASA för att lösa hur man hanterar drönartrafik. Trafikledningssystemet, som kommer att utvecklas under de närmaste åren, kommer att hjälpa drönare att kommunicera med varandra och undvika potentiella kollisioner.
De kommer att göra mycket mer ovanliga uppdrag som kommer att kräva att de flyger i kurviga flygbanor, säger Mykel Kochenderfer, chef för Stanford-laboratoriet. Att vara robust mot den osäkerheten är väldigt, väldigt viktigt.
TILL färsk tidning publicerad av Kochenderfer och maskiningenjörsstudenten Hao Yi Ong beskriver en snabb beslutsprocess som trafikledningssystemet kan använda för att dirigera om drönare och undvika en kollision. Deras team körde mer än en miljon simuleringar för konfliktsituationer för någonstans mellan två och 10 drönare. Drönare fick olika nivåer av information om de andra drönarna i systemet och testades sedan på deras svarstid och hur ofta de råkade ut för konflikt.
Stanford-forskarna fann att drönare kunde fatta de snabbaste besluten när de parades med den närmaste andra drönaren, och de två tog enbart hänsyn till den andres beteende. Den långsammaste responsen inträffade när drönare övervägde sin egen omgivning och sedan matade in sina resultat i ett centralt system som skickade tillbaka beslut till hela gruppen. Beslutstiden ökade alltid när fler drönare kom in i simuleringen, men systemet kunde alltid fatta ett beslut om omdirigering av en drönare inom 50 millisekunder.
Medan drönare matade in sin data till ett centralt beslutssystem var det långsammaste, men det var också det säkraste. Drönare var minst benägna att stöta på konflikt när de matade in data i ett centralt system. Drönare som fick platsdata om andra drönare och antog att de skulle stanna på samma väg var de mest benägna att stöta på konflikt.
Stanford-labbet arbetar också med autonoma bilar och flygledning för konventionella flygplan. Ett av dess projekt, som Kochenderfer delvis utvecklade tillsammans med tidigare kollegor vid MIT, gick ut på att använda en liten mängd datorkraft för att bestämma hur ett plan ska undvika en kollision. Traditionellt har undvikande av kollisioner vägletts av nästan 2 000 sidor med dokument som beskriver alla möjliga scenarion och hur man ska reagera. Stanford och MIT:s lösning håller för närvarande på att standardiseras för användning på alla stora flygplan.
NASA planerar att ägna 2016 åt att testa de drönartrafikledningssystem som den har utvecklat hittills på drönartestplatserna som FAA upprättat över hela USA. Tillbaka i november flög ett NASA-team en drönare på Moffett Field i Kalifornien medan de simulerade konflikter med drönare genererade på en dator, vilket utlöste en tidig version av trafikledningssystemet för att varna drönarna om potentiella kollisioner. FAA testade också liknande system som utvecklats av drönarprogramvaru- och serviceföretag Precision Hawk (se FAA kommer att testa drönares förmåga att styra sig ur problem).
För att tillåta storskaliga UAS [obemannade flygplanssystem] med en blandning av bortom visuell siktlinje och inom visuell siktlinje, behöver vi ett system som består av teknologier för att hantera luftrum och kapacitet på själva UAS, regler för luftrummet, och rutiner för att hantera oförutsedda händelser och nödsituationer, säger Parimal Kopardekar, som leder NASA:s drone-trafikkontrollprogram.
Kochenderfer säger att Stanford-forskarna har testat sitt arbete i simuleringar, men har ännu inte sett det fungera med riktiga drönare. Att validera att det fungerar i luften är ett av de sista stegen.
Detta är ett av de mest spännande områdena inom flyg- och rymdindustrin just nu - användningen av drönare, säger Kochenderfer. Många av de applikationer de möjliggör kan leda till nya ekonomiska modeller, men potentialen för att rädda liv och förbättra effektiviteten, jag tycker att det verkligen är ganska intressant.