כשמנווטים רחפן, אי-הוודאות דווקא עדיפה

כשמנווטים רחפן, אי-הוודאות דווקא עדיפה

drone navigation

This post is also available in: enEnglish (אנגלית)

הטסת רחפנים בסביבות צפופות כמו מרחב עירוני היא מורכבת. היכולת להמנע ממכשולים במהלך טיסה במהירות גבוהה מוגבלת על ידי אילוצים חישוביים, בפרט עבור רחפנים קטנים שאינם מסוגלים לשאת את המשקל הכבד הנדרש לעיבוד בזמן אמת.

הגישות הרווחות לפתור את הבעיה, כמו מיקום ומיפוי סימולטניים (SLAM) ממירות נתונים גולמיים על העולם לייצוגים במפה. אבל התוצאה אינה משמשת בדרך כלל לתכנון תנועה, מפני שהרחפנים משתמשים ברשת בה המדידות משולבות לתוך יצוג אחד ספציפי של העולם התלת-מימדי. אך נתונים אלה לא תמיד אמינים וקשה לאסוף אותם כשטסים במהירויות גבוהות, לפי news.mit.edu.

אבל לאחרונה פותחה מערכת חדשה, שמאפשרת לרחפנים לטוס באופן עקבי במהירות של 32 קמ"ש בסביבות צפופות כמו יער או מחסן סחורות.

קבוצת חוקרים מ-CSAIL, מעבדת המחשבים והבינה המלאכותית של MIT, פיתחו את מערכת ה-NanoMap, שמניחה כי מיקום הרחפן בעולם לאורך זמן הוא בלתי ודאי, ויוצרת מודלים שמייצגים את אי הוודאות. העבודה זכתה לתמיכה חלקית של תוכנית האוטונומיה המהירה במשקל קל של DARPA.

ה-NanoMap משתמש במערכת חישת עומק כדי לחבר יחד סדרה של מדידות לגבי סביבתו המיידית של הרחפן. דבר זה מאפשר לו לא רק לתכנן את תנועתו בשדה הראיה הנוכחי שלו אלא גם לצפות איך ינוע באזורים נסתרים מהעין, שהוא ראה אותם קודם.

"מפות לא יעזרו במקרה שתרצו להפעיל את הרחפן במהירויות גבוהות בסביבות מיושבות אנשים", אומר פיט פלורנס, החוקר הראשי. "גישה שהיא מודעת יותר למצב אי הוודאות תספק לנו אמינות רבה יותר במונחים של היכולת לטוס בין בניינים ולהמנע ממכשולים".

הניסויים שערכה הקבוצה הדגימו את ההשלכות של אי הוודאות. לדוגמא, אם המערכת לא הציגה מודל של אי ודאות והרחפן התרחק רק ב-5% מהיכן שהיה צפוי להיות, הוא היה מתרסק יותר מפעם אחת מתוך כל ארבע טיסות. אך כאשר האי ודאות נלקחה בחשבון, שיעור ההתרסקויות ירד ל-2%.

הדרך בה המערכת עושה זאת היא באמצעות המנעות מירידה לפרטים הקטנים. היא פועלת בהנחה שכדי להמנע ממכשול אין צורך לבצע 100 מדידות שונות ולמצוא את הממוצע כדי לגלות את מיקומך בחלל; במקום זאת אפשר פשוט לאסוף מספיק מידע כדי לדעת את המיקום הכללי.

ה-NanoMap יעילה במיוחד לרחפנים קטנים הנעים בחללים קטנים, והיא פועלת היטב בשיתוף עם מערכת שניה, הממוקדת בתכנון לטווח רחוק יותר.

צוות החוקרים טוען כי המערכת יכולה לשמש בתחומים שונים, החל מחיפוש והצלה, דרך ישומים ביטחוניים ועד משלוח חבילות ובידור. ניתן ליישם אותה גם במכוניות אוטונומיות ואמצעים אחרים של ניווט אוטונומי.