Как известно, Агентство передовых оборонных исследований министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) курирует широкий диапазон работ, включая изучение космоса. Годовой бюджет структуры достигает трех миллиардов долларов. Один из последних проектов DARPA связан с исследованием тепловых выбросов в атмосферу в интересах пассивного трехмерного (3D) видения ночью.
Сегодня для ориентирования в ночных условиях автономные и полуавтономные транспортные системы требуют активного освещения. Под освещением понимается либо применение обычных фар, либо других излучающих источников: например, технологий сканирования Lidar (сокращение от light detection and ranging, рус. – световое зондирование и определение дальности) или Ladar (laser detection and ranging, рус. — лазерное сканирование и определение дальности). В любом случае они имеют один существенный недостаток: позволяют противнику распознавать присутствие транспортного средства, в некоторых случаях с очень большого расстояния.
Для устранения этой уязвимости агентство DARPA запустило программу «Невидимые фары» (Invisible Headlights). В её рамках основные усилия исследователей направляются на изучение информации о тепловых выбросах в окружающую среду и их количественную оценку. Поскольку различные тепловые выбросы распространены достаточно широко, для их регистрации и изучения необходимо разработать новые пассивные 3D сенсоры и соответствующие им алгоритмы.
Как заявил менеджер программы в офисе DARPA Джо АЛЬТЕПЕТЕР (Joe ALTEPETER):
«Мы хотим осуществить полную пассивную навигацию в условиях полной темноты. В глубине пещеры или в темноте безлунной, беззвездной ночи с густым туманом, современные автономные системы не могут определять окружающую обстановку, не испуская активный сигнал – будь то лазерный импульс, радар или видимый луч света – но мы хотим избежать всего этого. Если источники навигации посылают сигнал, они не являются невидимыми и, следовательно, не подходят для использования в этой программе».
Учитывая, что как органические, так и неорганические элементы окружающей среды выделяют тепловую энергию, программа пытается лучше зафиксировать её и выяснить, какая информация может быть получена даже при крайне низком тепловом излучении. Затем должны быть разработаны новые алгоритмы и пассивные датчики, преобразующие такую информацию в трехмерный ландшафт для целей навигации.
Программа изучения тепловых выбросов
Программа состоит из трех этапов. В ходе первого, предусматривается проанализировать, содержат ли тепловые выбросы достаточно информации, необходимой для автономного передвижения ночью или под землей. Второй этап предназначен для оптимизации: разработки и уточнения моделей и планов, призванных гарантировать выполнимость будущей системы. Система должна обеспечит 3D-визуализацию на низких (менее 25 миль в час) и высоких скоростях (более 25 миль в час) движения. По завершении третьего и последнего этапа ожидается создание передовых прототипов и тестирование пассивных демонстрационных систем, которые затем пройдут сравнительные испытания с активными датчиками.
«Добившись успеха, мы смогли бы распространить возможности невидимых фар на весь спектр выполняемых миссии, в которых можно использовать автономные активы: ночью, под землей, в Арктике и в тумане», – сказал Д.Альтепетер. «Понимание того, какая информация доступна через тепловые выбросы может привести к прогрессу во многих других областях: например, в обнаружении химических веществ, мультиспектральных системах видения и прочих применениях, использующих инфракрасный свет».