В ИТМО создали систему навигации для дронов без GPS с точностью 4 мм
03 марта 2025, 21:07
Исследователи ИТМО разработали систему локальной навигации "ВОСТОК", которая позволяет беспилотникам точно определять местоположение без GPS. В отличие от аналогов, технология работает без видеокамер и лидаров, использует недорогие отечественные компоненты и определяет координаты с точностью до 4 мм. Это открывает новые возможности для дронов: автоматическая посадка на движущийся транспорт, навигация в тоннелях и густом тумане, а также доставка посылок прямо на подоконник. В перспективе "ВОСТОК" поможет создать трехмерный автопилот, управляющий дроном на уровне профессионального пилота. Беспилотники полагаются на GPS для навигации, но в плотной городской застройке или закрытых помещениях, таких как тоннели, точность системы снижается или сигнал вовсе пропадает. Даже отклонение в 2 м может помешать дрону точно приземлиться или доставить груз. Для решения проблемы инженеры используют QR-коды, которые камера дрона считывает для ориентации, но это требует равномерного освещения и множества кодов. Другой метод — радиомаяки и ультразвук — также имеет недостатки. Радиоволны отражаются от стен, а шум лопастей заглушает ультразвук, снижая точность."Если ИИ — это мозг робота, то RPA — его руки". Что умеют программные роботы Ученые ИТМО разработали систему локальной навигации "ВОСТОК", которая позволяет беспилотникам определять местоположение, садиться и взлетать там, где GPS недоступен. В отличие от аналогов, система не требует видеокамер, радаров или лидаров и собирается из недорогих отечественных компонентов. "ВОСТОК" определяет координаты с точностью до 4 мм несколько тысяч раз в секунду, превосходя GPS RTK, и отслеживает скорость с точностью до 2 см/с десять раз в секунду. Это позволяет дронам садиться и взлетать с движущихся объектов даже в густом тумане. Руководитель проекта Тимофей Мельников объяснил, что метод основан на классических принципах радионавигации и радиопеленгации. Он сравнил систему с ситуацией, когда два человека разговаривают через мегафоны: чтобы услышать одного, нужно встать напротив его мегафона, другого — напротив второго, а чтобы услышать обоих, придется встать посередине. В "ВОСТОКе" роль мегафонов выполняют два светодиода, развернутые друг относительно друга под определенным углом. Каждый модуль содержит две пары светодиодов, которые передают на фотоприемники дрона сигналы, модулированные на разных частотах. Фотоприемники принимают сигнал, а специальный модуль усиливает и обрабатывает информацию, рассчитывая координаты дрона и передавая их в бортовой компьютер в реальном времени. Это позволяет отслеживать местоположение, высоту и углы наклона дрона."ВОСТОК" подойдет для многих задач. Например, система обеспечит автоматическую посадку беспилотного вертолета на палубу движущегося ледокола на Северном морском пути, автоматизирует маршруты карьерных самосвалов в условиях пыли и позволит дронам доставлять покупки из онлайн-магазинов прямо в окна загородных домов. Сигнал от комплекта из двух пар модулей охватывает помещение размером 8×8 м и высотой до 3 м. Технология легко масштабируется: для этого необходимо увеличить количество модулей, их мощность и изменить конфигурацию. В будущем разработчики планируют протестировать свое решение в большом спортивном зале, а также адаптировать его для позиционирования дронов относительно друг друга, а не только внутри помещений. В перспективе "ВОСТОК" станет частью арены рободронов — площадки для сбора данных и отработки алгоритмов управления беспилотниками. С помощью "ВОСТОКа" планируется создать трехмерный автопилот для управления БПЛА на уровне профессионалов, рассказал научный консультант проекта Андрей Бойко. В отличие от традиционных методов, использующих данные с камер, система собирает датасет на основе координат дрона, что делает модель точнее и дешевле. Трехмерный автопилот ускорит выполнение задач, таких как осмотр сельскохозяйственных полей, мостов или тоннелей благодаря быстрому маневрированию и избеганию препятствий.