自主无人机导航系统不再依赖GPS

自主无人机导航系统不再依赖GPS

　　航拍公交,360度全景图,贡山县城航拍隐喻地说自动驾驶无人机的交通可能只是眼前一亮但是目前至少在没有得到特别许可的情况下车辆不能合法地飞越驾驶员的视线尽管联邦航空管理局(FAA)致力于制定无人机法规工程师致力于构建符合这些法规的功能但是这项新技术中的一些正在开放不涉及在整个城镇飞行的应用程序

　　例如使用无人机系统(UAS)检查建筑物桥梁和其他基础设施或勘测灾难现场并不一定需要遵守FAA但是这种应用的障碍是依赖于此类结构可能会阻塞的GPS信号没有GPS无人机导航就会漂移从而难以从机载传感器记录数据并最终导致不稳定在美国宇航局的帮助下位于匹兹堡的近地自主权正在打破无人机对GPS的依赖

　　美国国家航空航天局(NASA)在开拓和促进安全自动飞行所必需的先进性方面发挥了领导作用于2015年建立了以埃姆斯研究中心为中心的UAS交通管理(UTM)项目那一年埃姆斯获得了第一和第二阶段小型企业创新研究(SBIR)与近地自治公司签约以构建无需使用GPS或地图即可安全自动驾驶的起降技术

　　该项目的主要研究人员Parimal Kopardekar说由于UTM项目吸引了商业合作伙伴它引导他们将精力集中在已确定的未来自主空中交通的需求领域上他说：“我们需要解决的无人机交通管理挑战之一是在没有GPS的情况下进行操作的能力”部分原因是FAA的要求之一是在GPS中断的情况下具有导航能力并且因为GPS信号通常在城市地区的低海拔地区会下降而这恰恰是需要最高精度的地方问题是大多数自动导航系统都始于用GPS确定其位置Kopardekar说设计一个好的替代方案具有挑战性尤其是因为一架小型无人机的功率有限且不能承受太大的重量“无论我们戴在无人机上的任何传感器都必须具有非常小的尺寸重量和功率”

　　该公司首席执行官兼联合创始人Sanjiv Singh说Near Earth Autonomy的SBIR工作专注于安全导航飞行中最困难的部分最初和最后50英尺实际上这意味着在没有GPS的情况下完成整个短期任务“如果我们不使用任何GPS我们当然可以解决GPS中断的问题”该公司采用一种称为同步定位和地图绘制的棘手技术来管理无GPS导航飞行时无人驾驶飞机必须绘制周围环境的地图同时跟踪自己在该环境中的运动车载激光雷达扫描仪通过测量各个方向发送的激光脉冲反弹回到传感器所需的时间来感测周围的环境及其距离同时惯性传感器在摄像头的辅助下记录飞行器的运动以进行视觉跟踪他说辛格和他的团队必须创建自己的算法来连续处理所有这些数据并“成功地将地图拼接在一起并使用它来导航”

　　该公司能够使用小型最先进的商业组件来做到这一点从而最大程度地减少了有效负载的重量和成本辛格说：“从技术的角度来看我们已经取得了一定的进步以表明您可以做到这一点”“这是我们证明的能力比几乎我们所做的任何事情都引起更多关注”

　　Kopardekar说NASA不仅会对无人机交通管理感兴趣而且还将对例如GPS信号无法到达的两极飞行任务感兴趣从长远来看辛格希望没有GPS的导航功能将有助于使FAA无人机法规成为现实“我们可以得出结果并说’这就是这样的系统这就是这种设备的复杂性涉及的元素是什么它在什么条件下工作’”而且有一天它可以启用诸如自主城市运输和交付之类的功能

　　不过就目前而言近地自治(最出乎意料的是)吸引了那些希望无人机能够在可能破坏GPS的大型结构附近或内部导航的实体的最大兴趣来自日本的一个对灾难现场监视感兴趣的小组正在与该公司合作其他人则对检查建筑物隧道桥梁水箱和塔感兴趣军方希望绘制建筑物地图以及进行不容易遭到GPS拒绝的无人机侦察

　　该公司已经售出了一些原型并正在与商业和政府机构合作以使该技术适应特定的应用并降低成本例如对于不同类型的检查无人机将需要不同组的工具和传感器正如辛格所说：“是的它可以在建筑物中飞行但是它在建筑物中做什么呢人们如何使用它”这些是公司与潜在客户合作解决的问题但是辛格说他可能不会问他们是否不参加UTM项目“ NASA SBIR非常高效相关且及时他们使我们能够抓住一些机会开发和演示这项技术并引起了很多兴趣”