• Реклама
No Result
View All Result
Женский сайт
  • Звезды
  • Здоровье и спорт
  • Технологии
  • Рецепты
  • Любовь
  • Красота
  • Это интересно
  • Звезды
  • Здоровье и спорт
  • Технологии
  • Рецепты
  • Любовь
  • Красота
  • Это интересно
No Result
View All Result
Женский сайт
No Result
View All Result
Home Технологии

Дроны научились роиться без столкновений

30.07.2020
A A
0
8
SHARES
782
VIEWS
Share on FacebookShare on Twitter

Американские инженеры использовали методы глубокого обучения для того, чтобы научить дроны прокладывать путь через пространство с препятствиями, избегая столкновений между дронами, при этом учитывая аэродинамические возмущения, создаваемые дронами в рое. В сравнении с традиционным алгоритмом оптимального обоюдного избегания столкновений новый алгоритм планирования пути оказался на 20 процентов эффективнее в большинстве экспериментальных ситуаций, не требуя при этом больших вычислительных ресурсов и может справляться даже с таким сложными ситуациями как обмен местами двух дронов в узком коридоре. Описание алгоритмов опубликовано в статье в журнале IEEE Robotics and Automation Letters, препринт доступен на arXiv.org.

В современном мире рои дронов широко используются только в сфере развлечений, однако появляется все больше задач, для решения которых можно использовать группы летающих роботов. Например, для задачи поиска и спасения пострадавших в чрезвычайных ситуациях вместо одиночных роботов гораздо лучше подходит рой небольших дронов, который может быстро обследовать большую площадь поврежденного здания, завалов или другой территории.

Это интересно

Samsung представила Galaxy Fold 7 – самый тонкий и легкий складной смартфон в линейке

Samsung представила Galaxy Fold 7 – самый тонкий и легкий складной смартфон в линейке

09.07.2025
Galaxy Flip 7 и Flip 7 FE дебютировали с 50 МП камерами, голосовым ИИ за 40 000 грн

Galaxy Flip 7 и Flip 7 FE дебютировали с 50 МП камерами, голосовым ИИ за 40 000 грн

09.07.2025

Для эффективного управления роем и контроля взаимодействия между отдельными дронами необходимо решить две ключевые проблемы. Во-первых, проблему навигации и планирования пути для каждого робота при недостатке информации об окружающем пространстве: в постоянно изменяющемся окружении помимо неподвижных препятствий присутствуют другие дроны из роя, столкновения с которыми необходимо избегать. Во-вторых, мультикоптеры создают воздушные потоки, которые необходимо учитывать при близком движении дронов, чтобы они не сдували друг друга с траектории.

Инженеры из Калифорнийского технологического института под руководством Сун-Чжо Чанга (Soon-Jo Chung) из Лаборатории реактивного движения NASA использовали алгоритмы глубокого обучения, чтобы решить эти задачи. Первый алгоритм называется GLAS (Global-to-Local Autonomy Synthesis), он отвечает за навигацию и позволяет прокладывать путь в сложном меняющемся окружении. Второй, Neural-Swarm, отвечает за корректировку траектории с учетом аэродинамических возмущений, создаваемых близкорасположенными дронами.

В качестве платформы для экспериментов инженеры использовали легкие (34 грамма) квадрокоптеры Crazyflie 2.0, отмеченные маркерами для отслеживания положения. Для расчета своей траектории движения каждый дрон использует только информацию о положении находящихся в его локальном окружении неподвижных препятствиях и других дронах, не имея при этом представления о глобальной картине в целом. Однако, для того чтобы обучить, нейронную сеть, которая решает задачу поиска пути, инженеры сначала использовали глобальный планировщик траекторий.

Они создали имитационную модель, представляющую собой виртуальное пространство площадью 64 квадратных метра, в котором с помощью глобального планировщика генерируются с шагом в 0,5 секунды траектории одновременного движения разного числа дронов (4, 8 или 16), при этом варьируется также число и расположение препятствий. После этого из полученного массива данных извлекается информация об относительном положении препятствий только в локальном окружении заданного радиуса вокруг каждого дрона и траектория их движения в каждый момент времени, которые сгенерированы глобальным планировщиком траекторий.

Итоговый объем данных для всех вариантов окружения равен 40 миллионам точек. Этот набор данных наблюдение-действие затем используется для обучения нейронной сети с функцией активации ReLU и архитектурой, основанной на подходе Deep Sets, который вместо векторов фиксированной размерности оперирует функциями, определенными на множествах и инвариантными к перестановкам. Выбор этого подхода связан со значительными колебаниями размерности вектора данных наблюдений каждого дрона, так как в любой момент времени число препятствий и других дронов в области видимости может изменяться кардинальным образом.

Как оказалось, такой подход с обучением локального планировщика на данных, сгенерированных на имитационных моделях с помощью глобального планировщика, позволяет снизить частоту застреваний дронов вблизи препятствий из-за проблемы локальных минимумов, свойственной децентрализованным алгоритмам построения пути как следствие неполноты информации об окружении.

Эксперименты показали, что в большинстве сценариев новый алгоритм GLAS на 20 процентов более эффективен, чем традиционно применяемый в таких задачах алгоритм оптимального обоюдного избегания столкновений ORCA (Optimal Reciprocal Collision Avoidance). В качестве показателя эффективности оценивалось число дронов, которые успешно достигли точки назначения, не столкнувшись друг с другом и не попав в «ловушку» локального минимума.

Кроме того, GLAS, являясь децентрализованным алгоритмом, позволяет масштабировать число дронов в рое, а низкие требования к вычислительным ресурсам дают возможность использовать недорогой бортовой микроконтроллер дрона. Вычисления в случае одного дрона-соседа в области видимости занимают около 3,4 миллисекунд. При увеличении числа дронов до трех это время возрастает до пяти миллисекунд, что позволяет использовать имеющиеся на борту вычислительные ресурсы для расчетов в реальном времени с частотой 40 герц.

Чтобы решить проблему аэродинамического взаимодействия, инженеры использовали данные о случайных близких пролетах дронов, когда они оказывают воздействие на траекторию полета друг друга воздушными потоками от роторов. Для этого дроны перемещали внутри заданного пространства по случайным маршрутам — компьютер случайно выбирал целевые точки для каждого дрона с фиксированной частотой. Количество дронов в экспериментах варьировалось от двух до четырех. В качестве алгоритма избегания столкновений в этом случае для простоты использовался метод искусственных потенциалов: целевые точки обладали притягивающей силой, тогда как соседние дроны отталкивали друг друга.

Собранные данные о состоянии дронов в каждый момент времени эксперимента (их положении в пространстве, скорости, ускорении, тяге) и вычисленная с их помощью z-компонента возмущающей силы затем использовались для обучения нейронной сети, построенной на основе подхода Deep Sets с функцией активации ReLU. Итоговый алгоритм с обученными параметрами позволил на лету изменять работу роторов, компенсируя возмущение траектории от пролетов соседних дронов. По словам авторов новый подход уменьшил ошибку при движении в вертикальной плоскости из-за аэродинамического взаимодействия почти в четыре раза.

Источник: rusjev.net

Читайте так-же

Samsung представила Galaxy Fold 7 – самый тонкий и легкий складной смартфон в линейке
Технологии

Samsung представила Galaxy Fold 7 – самый тонкий и легкий складной смартфон в линейке

by admin
09.07.2025
0

Galaxy Fold 7 (Фото: Samsung) Samsungпредставила Galaxy Fold 7 — самый тонкий и лёгкий складной смартфон в истории линейки Galaxy Fold. Это устройство сочетает в себе инновационный дизайн, самый мощный в своём...

Read moreDetails
Galaxy Flip 7 и Flip 7 FE дебютировали с 50 МП камерами, голосовым ИИ за 40 000 грн

Galaxy Flip 7 и Flip 7 FE дебютировали с 50 МП камерами, голосовым ИИ за 40 000 грн

09.07.2025
Apple запатентовала стилус, который будет работать на любом гаджете компании

Apple запатентовала стилус, который будет работать на любом гаджете компании

09.07.2025
Британия инвестировала $477 млн в завод подводных беспилотников для поиска субмарин

Британия инвестировала $477 млн в завод подводных беспилотников для поиска субмарин

09.07.2025
Apple захотела купить права на трансляцию Формулы-1 после успеха фильма «F1: The Movie»

Apple захотела купить права на трансляцию Формулы-1 после успеха фильма «F1: The Movie»

09.07.2025
Планшет OnePlus Pad Lite дебютировал в Европе: Kids Mode, LTE, 9340 мАч и цена от €199

Планшет OnePlus Pad Lite дебютировал в Европе: Kids Mode, LTE, 9340 мАч и цена от €199

09.07.2025
Российский беспилотник «Альтиус-РУ» упал на дом в Татарстане. Что это за дрон

Российский беспилотник «Альтиус-РУ» упал на дом в Татарстане. Что это за дрон

09.07.2025
Next Post
Елена Ильиных поделилась редкими фото их с Сергеем Полуниным сына Мира

Елена Ильиных поделилась редкими фото их с Сергеем Полуниным сына Мира

Популярное

Мозговая вспомнила, как 4 года назад была на грани смерти из-за болезни

Мозговая вспомнила, как 4 года назад была на грани смерти из-за болезни

09.07.2025
Если видите такие узоры на листьях, действовать нужно немедленно: этот вредитель уничтожит ваш урожай (ВИДЕО)

Если видите такие узоры на листьях, действовать нужно немедленно: этот вредитель уничтожит ваш урожай (ВИДЕО)

09.07.2025
Samsung представила Galaxy Fold 7 – самый тонкий и легкий складной смартфон в линейке

Samsung представила Galaxy Fold 7 – самый тонкий и легкий складной смартфон в линейке

09.07.2025
  • Политика конфиденциальности
  • Реклама
  • Контакты
Реклама: digestmediaholding@gmail.com

Использование любых материалов сайта разрешается при условии ссылки на Womenbox.net
Интернет-СМИ должны использовать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку. Ссылка должна размещаться в подзаголовке или в первом абзаце материала. Редакция сайта может не разделять точку зрения авторов статей и ответственности за содержание републицируемых материалов не несет.

© 2005-2025 Женский сайт Вуменбокс. All rights reserved.

No Result
View All Result
  • Звезды
  • Здоровье и спорт
  • Технологии
  • Рецепты
  • Любовь
  • Красота
  • Это интересно

Использование любых материалов сайта разрешается при условии ссылки на Womenbox.net
Интернет-СМИ должны использовать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку. Ссылка должна размещаться в подзаголовке или в первом абзаце материала. Редакция сайта может не разделять точку зрения авторов статей и ответственности за содержание републицируемых материалов не несет.

© 2005-2025 Женский сайт Вуменбокс. All rights reserved.