Ученые из Делфтского технического университета смогли использовать единственную камеру оптического потока для определения высоты при посадке беспилотника. Статья с подробным описанием технологии опубликована в IOPscience.
Исследователи при экспериментах с квадрокоптером Parrot AR drone 2.0 обнаружили, что при посадке в автоматическом режиме беспилотник в какой-то момент начинает покачиваться. Причем амплитуда этих колебаний строго зависит от высоты. Изучив вопрос, авторы пришли к выводу, что покачивание летательного аппарата не связано с аэродинамическим влиянием небольшого расстояния до земли — причина оказалась в автоматической корректировке позиции беспилотника по камере оптического потока.
Камера оптического потока представляет собой обычную камеру, обычно закрепляемую снизу летательного аппарата, и служит для определения скорости передвижения дрона по смещению изображения. Похожим образом люди, находящиеся в движущемся автомобиле, могут определить скорость «на глаз» по смещению окружающих объектов и пейзажа.
Оказалось, что при посадке в заданной точке алгоритм при помощи камеры оптического потока отслеживает положение дрона над указанным местом и самостоятельно компенсирует смещение летательного аппарата — например, если его сдувает ветром. При этом с определенной высоты поверхность становится настолько близкой, что малейшее смещение изображения в камере оптического потока приводит к запуску непрекращающегося покачивания всего беспилотника. При этом исследователи выяснили, что амплитуда покачиваний квадрокоптера всегда привязана к конкретной высоте.
Таким образом, отмечают авторы, летательный аппарат по возникновению таких колебаний можно с достаточно высокой точностью определить высоту и высчитать удачный момент для посадки и отключения двигателей. При этом для подобного маневра нет необходимости в датчиках расстояния, альтиметре или ресурсоемкой системе распознавания препятствий — при работе управляющее программное обеспечение опирается только на данные камеры оптического потока.
Ученые полагают, что подобный метод можно использовать на серийно выпускаемых гражданских беспилотниках или в качестве запасной системы автоматической посадки на других летательных аппаратах. Кроме того, исследователи полагают, что такой подход может объяснить, как справляются с оценкой расстояний до объекта насекомые, у которых глаза расположены очень близко и не позволяют использовать полноценное стереоскопическое зрение.
Ранее исследователи из Цюрихского университета разработали прототип автономной системы стабилизации и вынужденной посадки для квадрокоптеров. Система из акселерометра, гироскопа, камеры, датчика измерения расстояния и управляющего микрочипа строит трехмерную карту поверхности под беспилотником и выбирает ровную площадку и безопасную траекторию, после чего дрон самостоятельно садится в выбранное место.