Беспилотный транспорт и логистические системы
Автономный рой дронов для поиска и спасения людей
Центр изучения и разработки мультиагентных систем "Multi-Agent Systems Laboratory"

Российская группа компаний, занимающаяся разработкой и производством беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), а также разработкой программного обеспечения для фотограмметрической обработки данных

Лаборатория Кафедры прикладной механики Факультета аэрофизики и космических исследований Московского физико-технического института
Школа беспилотной авиации

Проблема и актуальность

В call-центр поискового отряда «ЛизаАлерт» ежемесячно поступает около 300 заявок о потере людей на природной местности.
В рамках поиска основными методами являются прочёс, вывод на звук, работа на отклик. Но эти способы оправдывают себя только в редких лесах или при наличии информации о примерном маршруте потерявшегося человека.
В более сложных условиях на помощь поисковикам уже сейчас приходят дроны. Они используются для фотографирования размеченных участков (квадратов) согласно разработанному оператором плану полёта. В качестве основных проблем отсъёма территории по такому принципу можно выделить продолжительное время исследования, значительные ограничения по дальности связи и возможность встречи с неблагоприятными природными условиями.

Гипотезы

Гипотезой проекта стало утверждение о том, что обозначенные проблемы решает использование для аэрофотосъёмки (АФС) автоматизированного роя дронов.
В процессе постановки задачи были выявлены требования к системе:

-самоорганизации роя (разделение ролей (съёмщик, ретранслятор));

-автоматическое распределение полётных задач;

-динамическая корректировка структуры роя во время миссии;

-автоматическое приспособление беспилотников к изменению условий окружающей среды;

-организация единого рабочего места оператора, обеспечивающего возможность получения информации по каждому коптеру;

-автоматическое упорядочивание снимков в единый маршрут


Решение и результаты

В рамках проведённой работы нам удалось реализовать автономный рой БПЛА, который способен самоорганизоваться, а значит самостоятельно распределить роли (съёмщики, ретранслятор). По мере необходимости подзарядки дроны организуют взаимодействие по написанному алгоритму «голосования» для смены своих ролей. Для распределения маршрутов облета используется метод «аукциона», который позволяет на основании характеристик БПЛА, присвоить «вес»( значимость) любому действию. Приведенные выше решения значительно приблизили нас к утверждению гипотезы.

Итого. Результатом работы на смене стала полная разработка:

- алгоритмов двух типов голосования:

а) за распределение маршрутов

б) за роль ретранслятора;

-механизма передачи информации автономно между участниками роя и приложением оператора

-программы для расчёта параметров АФС

-рабочего места оператора с интуитивным интерфейсом

Визуализация процесса работы над проектом и результатов проекта

Планы развития проекта
В перспективе развития проекта мы планируем:
-1-
Масштабировать (любое количество дронов в рое)
В результате включения в систему большего количества дронов осуществить одновременное покрытие увеличенной по площади зоны, а также многократно ускорить съёмки.
-2-
Улучшить связь

Основной сложностью в реализации практических испытаний стало требование размещения ретранслирующих механизмов на расстояниях около 500 м из-за ограничений распространения сети wi-fi. Предполагается замена модулей связи на LoRaWAN, дальность передачи которых может достигать до 15 км.
-3-
Провести испытания в природной среде
После качественного улучшения имеющегося оборудования и составления технологической карты на испытание ожидается проведение пробного запуска в реальных условиях.
-4-
Усовершенствовать алгоритм голосования
По итогу теста на местности, произведя анализ данных, возможно, понадобиться осуществить повторную корректировку и модернизацию алгоритмов голосования.
Команда
Никитин Михаил
Участник проекта
Подколзин Артем
Участник проекта
Уютов Илья
Участник проекта

Ерёмин Александр

Участник проекта
Касилова Валентина
Участник проекта
Наставки и Эксперты

Никитина Елена

Наставник

Даниленко Илья

Наставник
Викснин Илья
Эксперт

Ломоносов Александр

Эксперт

Автайкин Сергей

Эксперт
Кириков Денис
Эксперт
Фотоотчет
Направление «Беспилотный транспорт и логистические системы»
Контакты
+7 (912) 407 82 78
miniki2002@yandex.ru

© Большие вызовы — 2021