Ученые Московского физико-технического института создали прототип оптико-электронной системы беспилотных транспортных средств для построения карт местности и последующего движения по ним. От аналогов новая разработка отличается тем, что может обходиться без средств спутниковой навигации, а в ряде ситуаций — и без лидаров.
Результаты исследований опубликованы в российском специализированном издании «Научное приборостроение». В опубликованной работе речь идет о колесной технике, однако система масштабируема и применима на летательных аппаратах, а также в водной технике. Оборудование устанавливается на крыше транспортного средства и осуществляет сбор данных об окружающей обстановке. Информация с его датчиков и оптических камер поступает в бортовой вычислительный комплекс, где производится ее анализ, построение трехмерной карты местности и локализация автомобиля. Затем на основе полученных данных и заложенных маршрутов система планирует дальнейшие действия.
Одно из важных преимуществ нового комплекса — это возможность обходиться без лидаров. Последние используют короткие лазерные импульсы для замера расстояний до объектов. Они учитывают время, которое требуется лучу, чтобы добраться до объекта и вернуться обратно, и на этих данных строят 3D-изображение окружающего пространства. Однако такие приборы либо дорого стоят для массового применения, либо обладают низкой точностью.
Вместо них в предложенном прототипе разработчики создали систему из нескольких разнонаправленных стереомодулей. Каждый из них состоит из нескольких камер, объединенных в стереопары. Эти устройства снимают изображение с разных ракурсов, впоследствии строя трехмерную модель. Конструктивное исполнение и состав системы дают возможность контролировать окружающее беспилотник пространство. Также при помощи системы возможно построить карту местности, определить на ней местонахождение транспортного средства, произвести анализ полученной информации и построить дальнейшую траекторию автомобиля, как пояснил руководитель Физтех-школы радиотехники и компьютерных технологий МФТИ Дмитрий Гаврилов.
Он добавил, что обработка данных производится в реальном времени и что такое управляемое движение может осуществляться без внешних средств навигации и без наличия инфраструктурной сети — дорожной разметки или специальных ограждений. Это позволяет применять беспилотную технику на незнакомой или неподготовленной местности. Например, в карьерах по добыче полезных ископаемых, при сельхозработах.
«Мы продолжаем работы по беспилотному транспорту, но идем не классическим путем, где используются интернет, ГЛОНАСС и другие вспомогательные комплексы, а делаем систему, которая способна ориентироваться только по видеоизображению. Это полезно в местах, где нет доступа к спутниковой навигации, например под крышей, где высокоточные лидары или навигационные приемники нельзя использовать по причине их высокой стоимости или особенностей концепции изделия в целом», — рассказал Дмитрий Гаврилов.
Вместе с тем авторы подчеркнули, что разработанное решение — это модульная конструкция, что дает возможность применять ее на различных видах техники — от небольших роботизированных роверов, например доставщиков, до крупногабаритных грузовиков или комбайнов. Также важно, что система позволяет строить трехмерные карты различных типов местностей. Например, внутри помещений, шахт или на открытом пространстве. В перспективе возможен выпуск версий, адаптированных для работы в условиях ограниченной видимости, — оснащенных тепловизорами, радарами и другими сенсорами, в зависимости от конкретной постановки задачи. Экспериментальные работы по объединению данных с разных сенсоров уже проводились.