До того как действующий парк дронов станет реальностью нужно преодолеть препятствия

Поисково-спасательные команды уже используют беспилотники, чтобы найти пропавших туристов. Они летают над полями для обследования урожая. И компании доставки скоро будут использовать беспилотники, чтобы оставлять посылки у вашего порога. Исследователи из Университета штата Айова заявляют, что с таким большим количеством приложений для этой технологии следующим шагом является расширение возможностей за счет развертывания флотов беспилотных летательных аппаратов.

Но сделать это не так просто, как запустить сразу несколько дронов. Борзо Бонакдарпур, доцент кафедры информатики, говорит, что в отличие от пилотирования одного дрона с помощью пульта дистанционного управления, управление парком требует автоматизированной системы для координации задач, что позволит беспилотникам независимо реагировать на погоду, сбой или неожиданные события.

«Операционная система должна быть надежной и безопасной. Дроны должны разговаривать друг с другом без центральной команды, сообщающей каждому подразделению, куда идти и что делать при изменении условий», - сказал Бонакдарпур. «Мы также хотим оптимизировать время и энергию для выполнения задачи, потому что батареи дронов работают всего около 15 или 20 минут».

Чтобы решить эту проблему, Бонакдарпур и его коллеги разработали математическую модель для расчета затрат - времени и энергии - для выполнения задачи, основанной на количестве доступных беспилотных летательных аппаратов и станций подзарядки. Модель учитывает энергию, необходимую для каждого дрона, чтобы выполнить свою часть задачи и при необходимости полететь на зарядную станцию. На бумаге решение относительно просто для команды компьютерных специалистов, но Бонакдарпур говорит, что перейти от теории к реализации не так просто. «Работая над одной проблемой, мы действительно находим новые проблемы, которые должны решить. Это сложно, но это также делает его захватывающим», - сказал он.

Например, если батарея работает в лаборатории 15 минут, в жаркий или холодный день она может разрядиться за 10 минут. Расположение зарядных станций является еще одной проблемой.

Управление компромиссом между энергией и безопасностью

На основе их модели, Бонакдарпур, Anh-Duy Vu с Университетом Мак Мастер, Канада; и Рами Медхат из Google в Ватерлоо, Канада, разработали четыре метода работы - три метода автономной оптимизации и один онлайн-алгоритм. Хотя автономный метод ограничен, потому что запрограммированные траектории полета не позволяют дронам реагировать на неожиданные события или изменяющиеся условия, Бонакдарпур говорит, что он обеспечивает основу для работы онлайн-алгоритма.

Исследователи провели серию симуляций (см. Видео) с использованием четырех беспилотников для проверки эффективности и безопасности. Они обнаружили, что онлайновый алгоритм успешно справился с обменом между безопасностью и энергией в пределах энергии дронов. Флот выполнил все поставленные задачи и более половины проверок подлинности. Исследователи недавно представили результаты на Международной конференции по киберфизическим системам в Канаде.

Защита от хакеров дронов-изгоев

Эксплуатация автоматизированного парка беспилотников создает риски для безопасности, которые не столь важны при пилотировании одного дрона с помощью дистанционного управления. Бонакдарпур говорит, что с помощью автоматики беспилотники должны часто принимать сигнал GPS и определять местоположение. Если сигнал падает или дроны летят в область, где нет GPS, это может быстро стать проблемой.

«Если вы едете на своей машине и теряете GPS, ваши навыки вождения не зависят от этого сигнала. Вы можете пропустить выход, но потеря сигнала на минуту обычно не имеет большого значения. Однако с беспилотниками всего несколько секунд недопустимо», - сказал Бонакдарпур. Программные ошибки могут привести к тому, что беспилотник улетит с курса и не будет следовать указаниям для завершения миссии.

Бонакдарпур говорит, что хакеры также могут посылать неправильный сигнал или управлять дроном, чтобы выдать себя за флот. Бонакдарпур говорит, что, хотя на поиск решений уйдет время, технология существует. Тем не менее, потребуется также поддержка промышленности для создания инфраструктуры и зарядных станций, а также изменения в нормативных документах для обеспечения работы парка беспилотных летательных аппаратов.