03.12.2024

Дроны могут избегать помех GPS, ориентируясь по звездам

Древний метод картографирования может стать надежным резервным инструментом для беспилотных летательных аппаратов.

Автономный дрон обычно хорош настолько, насколько хороша его навигационная система GPS . Без нее беспилотные летательные аппараты (БПЛА) по сути мертвы в воздухе, если только человек не может дистанционно взять на себя обязанности пилота. Это особенно проблематично, учитывая рост числа атак с использованием дронов для глушения GPS . Вместо того чтобы пытаться разрабатывать все более совершенные и дорогостоящие навигационные технологии, одна исследовательская группа обращается к одному из старейших методов картирования человечества: картографированию звезд.

Инженеры по дистанционному зондированию в Университете Южной Австралии создали новую, недорогую прототипную систему, которая объединяет небесную триангуляцию с алгоритмическими вычислениями на основе зрения для беспилотных летательных аппаратов, летающих ночью. Но в отличие от существующего GPS, новая конструкция не излучает никаких сигналов, что делает ее неуязвимой для современных методов глушения.

«Астронавигация редко встречается в современных беспилотных летательных аппаратах (БПЛА). Размер и вес стабилизированной системы визуализации, а также отсутствие точности, как правило, не соответствуют эксплуатационным требованиям самолета», — пояснила группа в своей статье, опубликованной в журнале Drones . «Тем не менее, астрономическая навигация является одним из немногих неэмиссионных методов, которые обеспечивают глобальную навигацию над океаном ночью в среде, где отсутствует Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS)».

Чтобы заставить его работать, инженеры спроектировали и сконструировали бесплатформенную полезную нагрузку, используя только миниатюрный компьютер Raspberry Pi 5 и монохромный датчик, оснащенный широкоугольным объективом. Затем они подключили инструмент к бортовой автономной системе пилотирования беспилотника с фиксированным крылом, где он захватывал и алгоритмически анализировал визуальные данные, полученные от звезд, видимых ночью.

«Если мы сможем идентифицировать эти звезды и сравнить их с базой данных, при условии, что мы знаем ориентацию камеры и момент времени, когда был сделан снимок, мы фактически сможем определить местоположение самолета на основе этих данных», — объяснил Сэмюэл Тиг, научный сотрудник и соавтор исследования, в сопроводительном университетском видеоролике .

Тиг и старший научный сотрудник Джаван Чаль протестировали свою систему с помощью БПЛА и показали, что их усовершенствованный дрон позволяет ему последовательно оценивать свое местоположение с точностью до 4 км (примерно 2,48 мили) при выполнении фиксированных орбит высоты и скорости полета. Хотя в настоящее время этот инструмент не такой точный, как современный GPS, он все еще может вскоре стать мощным резервом в случае помех или неисправности. Ему также по-прежнему требуется чистое небо для оценки его окружения, хотя команда считает, что дополнительные исследования могут решить и эту проблему.

Тиг и Чаль надеются, что помимо боевых действий и долгосрочных миссий по наблюдению их дешевый беспилотный летательный аппарат, работающий на основе звезд, также может быть полезен при полетах над океанами или для мониторинга удаленных условий окружающей среды.

Автор: Эндрю Пол.