Videoseries Fleet of Drones kan zoek- en reddingsoperaties versnellen

Het coördineren van de inspanningen van ervaren rangers, legers van vrijwilligers, speciaal getrainde honden en oorverdovende helikopters is geen gemakkelijke taak. En toch, hoewel zoeken en redden notoir grondstofintensief is, is het natuurlijk ook absoluut noodzakelijk.

Gelukkig worden deze operaties veel efficiënter. Volgens de laatste gegevens heeft de National Park Service tussen 2004 en 2014 met succes 93 procent van zijn zoek- en reddingsgesprekken binnen 24 uur uitgevoerd, per Boston Globe verslag doen van. Nu heeft nieuw onderzoek van NASA's Langley Research Center en MIT het potentieel om het proces nog verder te versnellen door te focussen op een van 's werelds gemakkelijkste plekken om te verdwalen: bossen.

Geleid door afgestudeerde student Yulun Tian bracht de groep afgelopen donderdag een video uit waarin een autonoom systeem van quadrotor-drones werd geïntroduceerd, ontworpen om een ​​gebied te doorzoeken en een kaart te compileren met hoge efficiëntie en snelheid. Rangers die vanaf een grondstation de kaart bekijken, krijgen de vrijheid om zich te concentreren op de redding zelf. De groep zal zijn onderzoek presenteren op de conferentie International Symposium on Experimental Robotics volgende week.

Laat Drones het vuile werk doen

Hoewel zoeken en redden niet eenvoudig is, kunnen bossen bijzonder uitdagend zijn. Helikopters kunnen niet door dichte luifels kijken, en zwakke GPS-signalen kunnen dronegebruik onpraktisch maken.

Het team van Tian wilde echter niet opgeven voor de met GPS uitgeruste drones, wiens vermogen om tussen takken te dobberen en te weven, het potentieel had om het aantal ogen dat nodig is om zoekmissies uit te voeren drastisch te verminderen. Om het GPS-probleem aan te pakken, nam de groep een blad van autonome auto's (denk aan Waymo) door LIDAR te gebruiken om te navigeren.

LIDAR (Light Detection and Ranging) maakt gebruik van laserpulsen om de afstand tot een object te meten. Het is moeilijk voor drones om afzonderlijke bomen te onderscheiden, maar met LIDAR kunnen drones in plaats daarvan naar boomclusters kijken. Door de afstanden tussen hen te meten, kunnen de drones een handtekening van de locatie maken en een kaart tekenen. Wanneer het systeem handtekeningen van verschillende drones herkent, betekent dit dat ze dezelfde locatie hebben bezocht, informatie die ze vervolgens kunnen gebruiken om de kaarten samen te breien.

De snelste koers berekenen

Het onderzoek van de groep is een stap omhoog, niet alleen van het gebruik van menselijke kracht, maar ook van eerdere drone-applicaties.In een poging om de efficiëntie te maximaliseren, zouden eerdere drones voor zoeken en redden hun volgende zoeklocatie kiezen door naar het dichtstbijzijnde gebied te reizen. Klinkt redelijk, toch? Maar het vinden van het "dichtstbijzijnde" pad kan gepaard gaan met de prijs van heroriëntatie.

"Dat houdt geen rekening met de dynamiek van drone beweging," zegt Tian in een verklaring. "Het moet stoppen en keren, dus dat betekent dat het erg inefficiënt is in termen van tijd en energie, en je kunt niet echt snelheid opnemen."

In het systeem van Tian berekenen drones het pad dat het dichtst bij is, terwijl ze rekening houden met de huidige oriëntatie, wat resulteert in een spiraalvormig pad dat ervoor zorgt dat drones het momentum behouden en energie en tijd besparen. En bij zoeken en redding telt elke seconde.

De groep testte de drones in simulaties en testte er twee in een echt bos, waarbij gebieden van 20 vierkante meter in 2-5 minuten met succes in kaart werden gebracht. Voor een volledige toepassing zouden de drones worden uitgerust met objectdetectiesystemen die een menselijke vorm zouden kunnen identificeren en een speld op hun locatie kunnen laten vallen, waarmee een reddingsmissie wordt gestart.

Zowel de menselijke als de drone-inefficiëntie kan de MIT-vloot van quadrotors negeren en kan de deuk van de $ 51,4 miljoen die door de National Park Service tussen 2004 en 2014 wordt besteed aan opsporing en redding. Maar nog belangrijker is dat het nieuwe systeem die 93 procent naar de top zou kunnen brengen.