Команда ученых из Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Новосибирского государственного технического университета и Новосибирского государственного университета разработала алгоритм автономного управления беспилотником при инспекции железных дорог без использования GPS/ГЛОНАСС и участия оператора. Это позволяет избежать ограничений по дальности связи и помех от электромагнитных полей.
Традиционные методы контроля путей (спецвагоны) дороги и требуют остановки движения поездов. Обычные БПЛА зависят от связи с оператором и спутниковой навигации, что ненадежно в условиях помех.
Представленный алгоритм использует компьютерное зрение для распознавания рельсов на видео с камеры БПЛА. Управление полётом (тангаж, рыскание, крен) корректируется так, чтобы рельсы оставались в центре кадра.
Квадрокоптер снабжается камерой Basler и микрокомпьютером Raspberry Pi 4. Изображение разбивается на секторы, где анализируются вертикальные линии (рельсы). Фильтр выделяет длинные прямые линии, игнорируя шумы. Положение рельсов определяется по максимумам сигнала в секторах, а направление — по углу отклонения от центра кадра. Для плавности управления используется ПИД-регулятор.
Тестовые полеты подтвердили надежность алгоритма. Предложенный комплекс обеспечивает автономный помехозащищённый полёт БПЛА вдоль железной дороги с низким энергопотреблением. Дальнейшая работа направлена на улучшение алгоритма для сложных условий (например, для разветвлённых путей).
Результаты исследования опубликованы в журнале «Компьютерная оптика».
Фото: Freepik
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
