Новые дроны могут ориентироваться по звездам, чтобы избежать помех GPS

Автономный дрон во многом зависит от его системы GPS-навигации. Без нее БПЛА становятся практически бесполезными в воздухе, если только человек не сможет дистанционно взять на себя управление. Это становится особенно актуально в свете растущего числа атак с использованием дронов для подавления GPS-сигнала.

Вместо того чтобы разрабатывать все более совершенные и дорогостоящие навигационные технологии, одна исследовательская группа обращается к одному из старейших методов картографирования: составлению звездных карт.

Лететь по звездам

Инженеры в области дистанционного зондирования из Университета Южной Австралии создали новую недорогую прототипную систему, которая сочетает небесную триангуляцию с алгоритмическими вычислениями на основе машинного зрения для ночных полетов БПЛА. В отличие от существующих систем GPS, новая разработка не излучает никаких сигналов, что делает ее устойчивой к современным методам подавления.

В своей статье, опубликованной в журнале «Дроны», команда поясняет:

— Астронавигация редко используется в современных беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) без экипажа. Размер и вес стабилизированной системы визуализации, а также отсутствие точности обычно противоречат эксплуатационным требованиям самолета. Тем не менее, астронавигация является одним из немногих методов, не связанных с излучением, который обеспечивает глобальную навигацию над океаном ночью в условиях, недоступных Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS).

Чтобы реализовать эту идею, инженеры спроектировали и сконструировали полезную нагрузку, используя только миниатюрный компьютер Raspberry Pi 5 и монохромный датчик с широкоугольной линзой. Затем они подключили инструмент к бортовой системе автономного пилотирования дрона с неподвижным крылом, где он собирал и алгоритмически анализировал визуальные данные, полученные со звезд, видимых ночью.

— Если мы сможем идентифицировать эти звезды и сравнить их с данными из базы, учитывая, что мы знаем, в каком направлении была направлена камера, и момент времени, когда было сделано это изображение, мы сможем определить местоположение самолета по этим данным, — говорит Сэмюэл Тиг, научный сотрудник и соавтор исследования.

Точность до 4 километров

Тиг и его старший научный сотрудник Джаваан Чал протестировали свою систему на беспилотнике и показали, что модернизация дрона позволила ему последовательно оценивать свое местоположение с точностью до 4 км при выполнении орбит с фиксированной высотой и воздушной скоростью. Хотя в настоящее время этот инструмент не такой точный, как современный GPS, он все же может обеспечить мощную резервную копию на случай помех или неисправности. Кроме того, для оценки окружающей обстановки по-прежнему требуется ясное небо, хотя команда считает, что дополнительные исследования могут решить и эту проблему.

Помимо боевых условий и длительных миссий по наблюдению, Тиг и Чал надеются, что их недорогой БПЛА на звездной тяге также может помочь при полетах над океанами или для мониторинга условий окружающей среды на удалённом расстоянии.

Полеты без GPS

Кроме того, команда инженеров видит потенциал в использовании своей системы для миссий по поиску и спасению в отдаленных районах, где сигналы GPS часто ненадежны. В таких обстоятельствах надежная и недорогая навигационная система, основанная на звездах, может существенно повысить шансы на успех операции. Без прямой зависимости от спутниковой связи дрон может продолжать выполнять свою миссию, даже если внешние факторы мешают традиционным методам навигации.

Исследователи также подчеркивают, что их технология не ограничивается только ночными полетами. Они рассматривают возможность интеграции с другими сенсорными системами и технологиями, что может расширить спектр ее применения. Например, комбинация с метеорологическими сенсорами может позволить дронам не только определять свое местоположение, но и предсказывать погодные условия на своем пути, что будет крайне полезно в условиях изменчивого климата.

Китайские ученые смогли разместить почти два терабайта информации в одном кубическом сантиметре алмаза. Подробности читайте в материале 56orb.