Dostawcy
Dodaj swoją firmę
Honeywell Aerospace
Rozwiązania BVLOS dla UAS i UAM: ogniwa paliwowe, radary, czujniki nawigacyjne, sterowanie lotem i SATCOM
Platinum Partner
Tocaro Blue
Inteligentne rozwiązania w zakresie przetwarzania danych radarowych dla statków morskich: zaawansowana percepcja i świadomość sytuacyjna dla bezzałogowych i autonomicznych statków
Gold Partner
uAvionix Corporation
Certyfikowane rozwiązania w zakresie komunikacji, nawigacji, sterowania, nadzoru i identyfikacji bojowej dla bezzałogowych statków powietrznych
Gold Partner
Sense Aeronautics
Najnowocześniejsze rozwiązania do analizy wideo z dronów oparte na sztucznej inteligencji do wykrywania obiektów
Silver Partner
DeTect
Systemy wykrywania dronów i radary śledzące; technologia BVLOS i Sense-and-Avoid
Silver Partner
Aerobits
Miniaturowa technologia ADS-B (nadajniki-odbiorniki/odbiorniki) i transpondery do śledzenia dronów dla sUAS i UTM/U-Space
Silver Partner
Zaprezentuj swoje możliwości
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Unikanie kolizji i przeszkód, utwórz profil, aby zaprezentować swoje możliwości na tej stronie
Wykrywanie przeszkód i unikanie kolizji w pojazdach bezzałogowych
Unikanie kolizji odnosi się do zdolności systemu autonomicznego lub zdalnie sterowanego do wykrywania przeszkód w otoczeniu i modyfikowania swojej trajektorii w celu ich ominięcia. Jest to pojęcie szersze niż wykrywanie przeszkód, które koncentruje się na identyfikacji potencjalnych zagrożeń, ponieważ obejmuje również podejmowanie decyzji i wykonywanie manewrów mających na celu zapobieganie kolizjom.
W pojazdach bezzałogowych, w tym bezzałogowych statkach powietrznych (UAV), bezzałogowych pojazdach naziemnych (UGV), bezzałogowych pojazdach powierzchniowych (USV) i innych platformach robotycznych, unikanie kolizji ma zasadnicze znaczenie dla umożliwienia autonomicznej nawigacji, zapewnienia powodzenia misji oraz ochrony zarówno mienia, jak i ludzi.
Systemy te mają fundamentalne znaczenie w operacjach poza zasięgiem wzroku (BVLOS), gdzie zdalni piloci nie mogą bezpośrednio widzieć pojazdu i muszą polegać na systemach pokładowych, aby nawigować bezpiecznie i skutecznie. Niezależnie od tego, czy chodzi o pomiar lotniczy, logistyki autonomicznej, czy też rozpoznania pola walki, zapobieganie kolizjom jest niepodważalnym wymogiem w technologii bezzałogowej.
Kluczowe funkcje: wykrywanie, ocena i manewrowanie
Unikanie kolizji dla bezzałogowych statków powietrznych BVLOS, Casia, od uAvionix.
Unikanie kolizji zazwyczaj obejmuje trzy podstawowe procesy:
- Wykrywanie przeszkód: Czujniki, takie jak LiDAR, radar, czujniki ultradźwiękowe i systemy oparte na wizji, skanują otoczenie w celu identyfikacji pobliskich obiektów lub terenu.
- Ocena ryzyka: Komputer pokładowy wykorzystuje algorytmy wizji komputerowej lub logikę opartą na regułach do oceny prawdopodobieństwa kolizji na podstawie odległości obiektu i jego trajektorii.
- Manewry unikowe: Po wykryciu zagrożenia system wykonuje w czasie rzeczywistym zmianę trasy lub dostosowanie prędkości, aby skierować pojazd z dala od przeszkody.
Procesy te są zarządzane przez coraz bardziej zaawansowane oprogramowanie pokładowe, które umożliwia dynamiczne podejmowanie decyzji, nawet w zagraconych lub pozbawionych sygnału GPS środowiskach.
Rodzaje systemów unikania kolizji
Konstrukcja systemu unikania kolizji różni się w zależności od platformy, zastosowania i kontekstu środowiskowego. Jednak większość systemów można podzielić na kilka szerokich kategorii w zależności od sposobu wykrywania i interpretowania otoczenia:
Rozwiązanie zapobiegające kolizjom firmy Sense Aeronautics.
Systemy oparte na czujnikach
Konstrukcje oparte na czujnikach stanowią podstawę większości systemów unikania przeszkód. Mogą one obejmować:
- LiDAR: zapewnia wysoką rozdzielczość mapowania otoczenia w 3D i doskonale sprawdza się w warunkach zewnętrznych i na dużych odległościach. Powszechnie stosowany w bezzałogowych statkach powietrznych (UAV) i autonomicznych pojazdach naziemnych.
- Radar: odporny na mgłę, deszcz i kurz, dzięki czemu nadaje się zarówno do platform powietrznych, jak i naziemnych.
- Czujniki ultradźwiękowe: Ekonomiczne i niezawodne w wykrywaniu na krótkim dystansie, zazwyczaj stosowane w bezzałogowych pojazdach naziemnych lub dronach działających na niskich wysokościach.
- Czujniki podczerwieni: Przydatne w warunkach słabego oświetlenia lub kontrastu termicznego, często stosowane w zastosowaniach obronnych lub nocnych.
- Czujniki wizyjne (kamery): Wykorzystują kamery monokularowe, stereo lub RGB-D do generowania map głębi i obrazów otoczenia w celu identyfikacji przeszkód.
Systemy wizji komputerowej
Zaawansowane systemy unikania kolizji wykorzystują wizję komputerową opartą na sztucznej inteligencji do interpretacji danych z kamer, umożliwiając klasyfikację i przewidywanie ruchu przeszkód. Algorytmy te pozwalają dronom „rozumieć” sceny, rozróżniając obiekty statyczne i dynamiczne, takie jak piesi lub pojazdy.
Nawigacja oparta na wizji obsługuje również SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), który ma kluczowe znaczenie dla nawigacji w nieznanych środowiskach. Systemy te są szczególnie przydatne w bezzałogowych statkach powietrznych latających w obszarach bez zasięgu GPS, kanionach miejskich lub w pomieszczeniach.
Systemy fuzji czujników
Aby poprawić niezawodność, wiele nowoczesnych systemów integruje wiele czujników, łącząc dane LiDAR z obrazami z kamer lub danymi z radarów. Takie podejście do fuzji czujników zwiększa niezawodność i dokładność, zwłaszcza w scenariuszach o znaczeniu krytycznym lub nieprzewidywalnych. Na przykład dron może wykorzystywać LiDAR do mapowania strukturalnego, a radar do utrzymania świadomości przeszkód w niekorzystnych warunkach pogodowych.
Elementy systemu unikania kolizji
Zaprojektowanie niezawodnego systemu unikania kolizji wymaga złożonej integracji elementów sprzętowych i programowych. Elementy te współpracują ze sobą, aby zapewnić bezpieczną nawigację systemów bezzałogowych w dynamicznych i nieprzewidywalnych środowiskach.
Czujniki
„Oczy i uszy” pojazdu, gromadzące surowe dane środowiskowe za pomocą wykrywania zbliżeniowego, obrazowania termicznego lub czujników optycznych:
- Kamery termowizyjne
- Czujniki zbliżeniowe
- Czujniki ultradźwiękowe
- Systemy LiDAR
- Moduły radarowe
- Czujniki podczerwieni
- Kamery RGB, stereo i głębi
Jednostka przetwarzająca
Podstawowy silnik obliczeniowy, który przetwarza dane z czujników i wspiera podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym:
- Wbudowane procesory CPU i GPU
- Procesory Edge AI
- Wbudowane płyty sterujące
- Jednostki przetwarzające oparte na układach FPGA
Oprogramowanie i algorytmy
Warstwa inteligencji, która interpretuje dane i określa strategie nawigacyjne przy użyciu metod opartych na regułach lub sztucznej inteligencji:
- Algorytmy wykrywania i śledzenia obiektów
- Logika planowania trasy i dostosowywania trajektorii
- Modele wizji komputerowej oparte na sztucznej inteligencji
- Algorytmy mapowania otoczenia i SLAM
Interfejs sterowania
Przekształca dane wyjściowe oprogramowania w fizyczne ruchy lub zmiany operacyjne w pojeździe:
Systemy komunikacyjne
Umożliwiają wymianę danych z operatorami, innymi systemami lub stacjami naziemnymi w celu monitorowania i przejęcia kontroli:
- Łącza danych RF
- Moduły komunikacji satelitarnej
- Systemy telemetryczne Wi-Fi i 5G
- Integracja naziemnej stacji kontroli
W krytycznych zastosowaniach często stosuje się mechanizmy nadmiarowości i zabezpieczeń przed awarią, aby zapewnić ciągłość działania w przypadku awarii komponentu, zwiększając niezawodność systemu unikania kolizji w scenariuszach o znaczeniu krytycznym.
Unikanie kolizji w różnych platformach bezzałogowych
Chociaż podstawowe zasady pozostają niezmienne, wdrażanie systemów unikania kolizji różni się znacznie w zależności od typu platformy:
Systemy powietrzne (UAV)
Drony i bezzałogowe statki powietrzne wykorzystują kombinację systemów wizyjnych, LiDAR i radarów do unikania kolizji w powietrzu, co jest szczególnie ważne w operacjach poza zasięgiem wzroku (BVLOS) z udziałem dronów i unikania przeszkód. Drony unikające przeszkód mają kluczowe znaczenie dla dostaw paczek, kontroli infrastruktury i oprysków rolniczych, ponieważ często działają w pobliżu ludzi lub budynków.
Systemy naziemne (UGV)
UGV wykorzystują czujniki zbliżeniowe i mapowanie w czasie rzeczywistym do poruszania się po magazynach, fabrykach lub nierównym terenie. Muszą radzić sobie zarówno z obiektami statycznymi, takimi jak palety, jak i przeszkodami dynamicznymi, takimi jak pracownicy lub pojazdy. Bezpieczne systemy nawigacyjne dla pojazdów UGV priorytetowo traktują wykrywanie przeszkód z małym opóźnieniem i płynne planowanie trasy, aby zapewnić bezpieczną nawigację.
Systemy powierzchniowe i morskie (USV/UUV)
Autonomiczne statki wodne często wykorzystują radary, sonary i algorytmy oparte na przepisach COLREG, aby bezpiecznie poruszać się po drogach wodnych. Systemy te oceniają zachowanie innych statków, przestrzegając międzynarodowych przepisów dotyczących unikania kolizji, jednocześnie omijając boje, doki i dzikie zwierzęta.
Zastosowania technologii zapobiegania kolizjom
Zastosowania komercyjne
Firmy zajmujące się handlem detalicznym, logistyką i handlem elektronicznym wykorzystują bezzałogowe statki powietrzne (UAV) i pojazdy naziemne (UGV) z systemami wykrywania przeszkód do automatyzacji dostaw i logistyki wewnętrznej. Drony z systemem zapobiegania kolizjom zmniejszają ryzyko w środowisku miejskim, umożliwiając dostawy na ostatnim etapie bez narażania pieszych lub mienia.
Zastosowanie przemysłowe
W magazynach i fabrykach systemy zapobiegania kolizjom w autonomicznych robotach mobilnych (AMR) pomagają zoptymalizować transport materiałów i przepływ zapasów. Na placach budowy wytrzymałe pojazdy naziemne z systemem LiDAR do unikania przeszkód bezpiecznie manewrują w ciągle zmieniającym się otoczeniu.
Zastosowanie wojskowe
W obronności systemy zapobiegania kolizjom odgrywają kluczową rolę zarówno w platformach autonomicznych, jak i półautonomicznych. Od dronów ISR (wywiad, nadzór, rozpoznanie) po bezzałogowe pojazdy naziemne, systemy te umożliwiają jednostkom samodzielne działanie w środowiskach spornych lub pozbawionych dostępu do GPS. Systemy nawigacji oparte na wizji i systemy DAA pomagają zachować integralność misji nawet w warunkach wojny elektronicznej.
Związek z systemami wykrywania i unikania kolizji
Chociaż są one ze sobą ściśle powiązane, systemy wykrywania i unikania (DAA) są specjalnie zaprojektowane, aby spełniać wymagania regulacyjne i operacyjne dla bezzałogowych statków powietrznych latających we wspólnej przestrzeni powietrznej, zwłaszcza podczas operacji BVLOS. Systemy DAA wykorzystują wykrywanie na większym zasięgu i często obejmują koordynację z innymi systemami zarządzania ruchem lotniczym.
Natomiast systemy unikania kolizji są zaprojektowane do omijania przeszkód w krótkim i średnim zasięgu i są stosowane we wszystkich dziedzinach bezzałogowych.
Ewolucja systemów unikania kolizji
Systemy unikania kolizji umożliwiają dronom, robotom i autonomicznym statkom działanie z większym bezpieczeństwem, precyzją i niezależnością. Dzięki integracji różnorodnych czujników, od LiDAR i radaru po systemy wizyjne, oraz połączeniu ich z zaawansowanym oprogramowaniem i sztuczną inteligencją, dzisiejsze platformy bezzałogowe mogą niezawodnie wykrywać przeszkody i omijać je.
Wraz z rozwojem systemów bezzałogowych będzie rosła również zaawansowanie systemów ograniczania kolizji, zmierzających w kierunku pełnej autonomii w dynamicznych środowiskach. Niezależnie od tego, czy chodzi o wsparcie autonomicznych dostaw dronami, logistykę magazynową czy nadzór obronny, unikanie kolizji pozostanie kluczowe dla rozwoju i bezpieczeństwa operacji bezzałogowych.
