斯坦福研发无人机防撞系统

为保障无人机飞行安全,目前各国对无人机的运行管理普遍采用将其限制在特定的空域内与载人机隔离运行的措施。但随着无人机在众多领域的广泛使用、其飞行活动量的不断增加,隔离运行方式将难以满足无人机日益增长的应用需求。防撞问题已经成为制约无人机发展的关键问题之一。

为此,斯坦福大学智能系统实验室(SISL)与美国宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames)联合开发了无人机空中交通管制系统(或称UTM),用以规定无人机的飞行路线并规避障碍物,以保障无人机及其飞行空域环境内的其他飞行器以及地面第三方的安全。斯坦福大学智能系统实验室(SISL)的负责人Mykel Kochenderfer指出:“UTM是为满足空中交通管制而开发的,该系统将置于云端并拥有极高的自主化能力。”

UTM支持多台无人机共同使用,该系统自动监测无人机飞行环境,当发现有障碍物出现并有可能发生碰撞时将会发出警报,提醒无人机躲避障碍,返回安全位置。UTM采用了由Kochenderfer和Hao Yi Ong提出的无人机防撞系统新算法,该算法参照了载人飞机防撞系统算法。

目前美国联邦航天管理局每天有1.5万名工作人员操控8.7万次无人机飞行。据研究人员保守估计,仅Amazon高级会员在每个普通购物日就会下约4000万份订单,产生13万次无人机货物交付。如考虑谷歌和Matternet等诸多大型企业,无人机的飞行活动量将是一个极其庞大的数字。因此,雇佣大量员工来处理无人机交通拥堵的情况是不可行的。

美国宇航局预计基于云技术且高度自主的UTM将会陆续推出四个功能模块。第一个模块发布于2015年8月,该模块聚焦于“地理围栏”——无人机基于全球定位系统的虚拟地理边界,以保障无人机飞行的安全性和有效性。斯坦福大学研发团队认为自动躲避障碍是解决拥挤空域碰撞问题的最好方法。但该方法需要新的算法对潜在障碍进行预测。

Kochenderfer在麻省理工学院林肯实验室工作时曾提出过一种自动躲避障碍的新算法,称为ACAS X,被运用于载人飞机的新一代系统中。系统运用动态规划程序得出最佳躲避障碍策略。使用了ACAS X算法,系统在飞行器面临碰撞风险时就会发出警报并提供躲避策略,以避免碰撞发生。结果表明,该方法可以有效增强飞行的安全性,尽管有时也增加了一些不必要的警报。目前美国联邦航空局和国际安全社区正在推动ACAS X 算法的标准化。

与Kochenderfer合作提出ACAS X算法的Ong在ACAS X算法的基础上做了修改调整,并将算法运用于无人机自动躲避障碍系统中。未来,无人机的飞行将呈现高密集性的特点,这对研究团队提出了更高的要求。“传统的航空领域很少会出现两架以上的飞行器发生碰撞的事故,”Ong表示。但是在有限的城市低空领域,很容易出现多架飞行器发生冲突的事故。例如,运送包裹的无人机飞往同一个收货地址。随着无人机数量的增加,避免碰撞的问题也变得更加复杂,数学家们称之围“维数灾难”,所以必须提出一个更好的解决方案。

为解决“维数灾难”的问题,Ong提出了一种新的云计算构架,将“多架冲突”分解为多个“两架冲突”。该算法能够从飞行路径预测表中迅速找出每对存在“飞行冲突”的无人机的最佳飞行方案,以避免撞机。为了测试新算法,研究人员模拟了2到10架无人机之间逾百万次碰撞。通过新算法与其他算法的对照试验发现,将“多架冲突”分解为“两架冲突”进行碰撞的规避,大大提高了系统警报有效率,缩短了决策耗时,进一步保障了无人机的飞行安全。

Ong和Kochenderfer表示,尽管他们的算法还存在诸多需改进完善的地方,例如,未考虑通信故障、突发性天气异常及蓄意破坏等方面的问题,但他们仍然希望改进后的算法能被运用于UTM的终极版中。据美国宇航局预测,关于该系统的终极版将在2019年全部开发完成。

原文发布于微信公众号 - 人工智能快报(AI_News)

原文发表时间:2016-01-06

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏腾讯游戏云的专栏

你的手游医生已上线,专享腾讯级“魔鬼”锻造流程

近日,腾讯云联合腾讯 WeTest 重磅上线一站式手游质量提升方案,全面开放内部全链路测试解决方案,涵盖兼容、安全、性能——测试三部曲,帮助客户在各个环节高效完...

962
来自专栏人工智能头条

开玩乐,在移动端也能进行机器学习?做物体识别?TensorFlow on Android?

最近中美之间因为贸易战闹得很不愉快。美国非常鸡贼啊,掐死了高新科技这条路,这样一来我们依赖美国专利技术的行业就非常难受。但是,虽然美国这次做的很不地道,可也让我...

703
来自专栏安全领域

物联网解决的问题

我们问了20个不同行业的企业高管这个问题。他们的回答如下,物联网的作用,只有你想不到。

3236
来自专栏钱塘大数据

【解读】关于数据中心可靠性和可用性的几个概念

导读:数据中心的重要性在于支持企业应用不间断运行,但近年来,世界各地的数据中心频频爆发安全故障事件,在一次次冲击着企业用户的心理防线。这也让我们产生一些思考,究...

3307
来自专栏全华班

工作流学习-业务流程实施的八大流程工具

流程,作为资源配置使用的方式,在21世纪的今天得到了越来越多的关注和重视。虽然笔者不赞同流程决定一切的提法,但不管现在还是将来,流程的重要性不言...

3435
来自专栏CSDN技术头条

五个经典大数据案例,带你深入医疗行业中的“高科技”

医保行业可以通过大数据和高级分析来获得巨大收益。请看下面医保行业里的五个大数据产品案例。以下为译文: 医保的成本推动了对大数据驱动的医保应用系统的需求。医保行业...

1675
来自专栏SDNLAB

SDNLAB技术分享(十八):软件定义安全-SDN/NFV新型网络的安全揭秘

1 大背景 1.1 SDx背景 ? 我比较喜欢用这张图作为开场白,在数据中心中,计算和存储的发展非常快,但是网络相对而言还是比较初级。这一点从Opentack的...

3366
来自专栏数据猿

视频 | 龙源电力集团运行数据分析及优化中心李韶武:风人风语话数据

<数据猿导读> 在本次《G20能效引领计划下的能源大数据》活动中,龙源电力集团运行数据分析及优化中心李韶武以《风人风语话数据》为主题发表了精彩演讲,李韶武表示:...

31710
来自专栏BestSDK

不会这四项数据分析标准,何谈精细化运营?

一、明确数据分析的目的 1、如果数据分析的目的是要对比页面改版前后的优劣,则衡量的指标应该从页面的点击率,跳出率等维度出发,电商类应用还要观察订单转化率,社交类...

1974
来自专栏数据和云

浙江移动完成国内最大规模的Oracle数据库升级

近日,浙江移动进行了核心系统数据库的升级工作,这一项目是迄今国内规模最大的单次核心系统升级。 本次项目对7套RAC架构的数据库同时进行了升级,这些数据库承载...

2495

扫描关注云+社区