Test viser, at droner kan bruge autonom teknologi til at undvige anden lufttrafik

I droneindustrien, det kaldes "opdag og undgå problemet." At sætte droner i stand til at fornemme nærliggende fly og bevæge sig af vejen har længe været en af ​​de mest formidable barrierer mellem en teknologi, der er snævert begrænset til specialiserede applikationer, og en, der når sit potentiale.

"Der er utallige gavnlige applikationer til droner, " sagde Mark Blanks, direktøren for Virginia Tech Mid-Atlantic Aviation Partnership (MAAP). "Men for at de skal være praktiske og skalerbare, industrien har brug for teknologi, der er bevist, at den kan muliggøre meget større autonomi, især i at opdage og undgå."

MAAP er et af syv teststeder, der er udpeget af FAA til at lede forskningen, der understøtter integrationen af ​​droner i det nationale luftrum. Nu har de flyttet branchen tættere på en løsning på en af ​​dens centrale udfordringer med en real-world evaluering af et "ende-til-ende" registrerings- og undgå-system:Et sæt komponenter, der gør det muligt for en drone ikke kun at opdage ubudne gæster , men at manøvrere selvstændigt af vejen.

Testene var kulminationen på et årelangt projekt kaldet RAAVIN, den seneste del i et langvarigt samarbejde mellem MAAP og NASA, der undersøger potentielle løsninger til at opdage og undgå.

En grund til, at detektions-og-undgå-teknologi er så afgørende for industrien, er, fordi den kan muliggøre flyvninger på længere afstande ved at frigive en drone fra dens afhængighed af synet af dens jordbaserede pilot eller en nærliggende visuel observatør.

Føderal lov kræver, at alle fly har en måde at se og undgå anden lufttrafik på. For at droner kan dele luftrummet sikkert, de skal kunne opfylde dette krav. Men mens piloten på et bemandet fly altid kan scanne luftrummet fra cockpittet, piloten af ​​en drone mister evnen til at sikre, at luftrummet er klart i det sekund, dronen flyver ud over det punkt, hvor de visuelt kan scanne omgivelserne.

Derfor foreskriver FAA's regler for kommercielle droneflyvninger, at dronen skal holde sig inden for operatørens visuelle synslinje.

Kravet til line-of-sight kan fraviges, hvis operatøren kan argumentere for, at den specifikke operation, de foreslår, kan udføres sikkert. Men for at droner skal nå deres økonomiske potentiale, skal disse længere flyvninger være rutinemæssige, ikke godkendt af individuelle godkendelser udmålt fra sag til sag. Det vil ikke ske, før forskere kan finde på en teknologi, eller et sæt teknologier, der kan kopiere en pilots øjnes evne til at scanne himlen.

De førende konkurrenter er optiske sensorer, akustiske sensorer, og radar. Men sansning er kun en tredjedel af puslespillet:Systemet skal også være i stand til at opdage usikre forhold og lede en passende undvigelsesmanøvre.

"Vi er lige nu ved at nå det punkt, hvor disse tre komponenter - detektionen, alert, og undgå stykker - er modne nok til at kunne samle dem og få gode resultater fra testen, " sagde John Coggin, MAAPs chefingeniør, der overvågede RAAVIN-projektet.

For at sætte et lovende system igennem sine skridt, forskerholdet udstyrede en multirotor-drone med en avanceret Echodyne-radar og et NASA-detect-and-undgå-softwaresystem kaldet ICAROUS.

På et landligt testanlæg nær Blacksburg, holdet udførte en række potentielle mødescenarier mellem dronen og "indtrængende" fly - en anden drone, drives af NASA, og en Cessna fløjet af piloter fra Liberty University - hvor ubudne gæster syntes at være på en sti, der ville tage den for tæt på dronen.

Hvis radaren og navigationsalgoritmerne arbejdede sammen med succes, dronen ville manøvrere af vejen for at bevare en hockey-puckformet bufferzone, der definerer en sikker afstand mellem sig selv og andre fly.

"Den første gang, vi lod den faktisk løbe gennem sin autonome manøvre, jeg var begejstret, "Coggin huskede." NASA ICAROUS -softwaren beordrede en skånsom manøvre for at holde sig fri af det bemandede fly, og dronen opførte sig som den skulle. "

"Dette var et af de mest spændende øjeblikke, jeg har oplevet på teststedet, at se et autonomt system erstatte, hvad piloten gør, når det kommer til at fornemme og undgå, " han sagde.

Lou Glaab, den assisterende afdelingsleder for luftfartssystemets ingeniørafdeling ved NASAs Langley Research Center og NASAs hovedefterforsker på projektet, tilføjede, at "RAAVIN var en fantastisk samarbejdsindsats mellem MAAP og NASA og flyttede markant den nyeste teknologi i autonom forstand og undgå teknologi med resultater, der kan udnyttes til fremtidig udvikling og test."

Da teamet efterfølgende behandlede dataene, måling af det nærmeste tilgangspunkt mellem hver indtrængende og dronen og sammenligne koordinaterne, som radaren rapporterede for ubudne gæsters placering, med deres egne GPS-registreringer, det forstærkede testens succes.

"Det er svært at sige i marken præcis, hvor godt det fungerer, " sagde Andrew Kriz, MAAP-ingeniøren, der ledede det praktiske arbejde for projektet. "Da vi begyndte at trække data bagefter og animere dem, vi kunne se, at du havde to fly, der kom frontalt, og da radaren så trafikken, udførte den et pænt, gradvist højresving og kom af vejen. Det er virkelig pænt at se det fungere."

Testen kaster også lys over nogle af de udfordringer, der opdages og undgå teknologimøder, når den bruges i et komplekst virkeligt miljø, og muligheder for videre arbejde – f.eks. forbedring af det integrerede systems evne til at identificere og afvise falske mål.

Kriz, Coggin, og MAAP -teamet fortsætter med at samarbejde med NASA for at tackle disse udfordringer, optimering af radarens og algoritmernes kapacitet og pålidelighed for at komme tættere på en praktisk løsning til at opdage og undgå.