EN
Kodėl FPV bepiločiai orlaiviai kelia iššūkį įprastoms skrydžių aparato detektorių sistemoms
Dauguma standartinių skrydžių be pilotų aparato (drone) aptikimo sistemų turi problemų aptikdamos pirmojo asmens vaizdo (FPV) bepiločius orlaiviaus, nes jie veikia labai skirtingai nei kiti orlaiviai. Šie maži aparatai greitai skraido tiesiai virš žemės paviršiaus, dažniausiai išlaikydami aukštį ne didesnį kaip 50 metrų, kur įvairūs kliuviniai – medžiai, pastatai ir kitos miesto aplinkos savybės – trukdo radarų signalams. Dar sunkiau juos aptikti dėl to, kad operatoriai nepanaudoja įprastų GPS sistemų ar ryšio modulių, kuriuos dauguma aptikimo sistemų bando aptikti. FPV bepiločiai orlaiviai dažnai staigiai juda, per mažiau nei du sekundžių pasiekdami greitį nuo nulio iki 100 km/val., taip pat daro staigius posūkius, kurie atrodo beveik paukščių judesių arba susilieja su fono triukšmu. Radijo dažnio aptikimo prietaisai dažnai negali sekti pilotų, kurie greitai keičia dažnius, o vaizdo kameros taip pat yra mažai naudingos, nes jos blogai veikia naktį arba kai ką nors užstoja matomumas. Visi šie veiksniai kartu reiškia, kad dabartinėse aptikimo metodikose yra dideli aklojoje zonos. Tyrimai rodo, kad esama technologija sudėtingose aplinkose, pvz., miestuose ar pramonės zonose, praleidžia apytiksliai 70 % FPV bepiločių orlaivių.
Kaip pažangūs skrydžių aparatai padeda gerinti FPV identifikavimo tikslumą
Daugiamodė jutimo sistema: vaizdinės, šiluminės ir RF duomenų sujungimas patikimam aptikimui
Šiuolaikinės skrydžių aparato aptikimo sistemos išvengia problemų, kylančių remiantis tik vieno tipo jutikliais, sujungdamos į vieną sistemą įprastas kameras, šiluminio vaizdo technologiją ir radijo dažnio nuskaitymą. Dieną įprastos kameros fiksuoja išsamią vaizdo medžiagą, leisdamos atpažinti formą ir dydį. Šiluminės kameros užfiksuoja šilumą, kurią skleidžia skrydžių aparato varikliai ir akumuliatoriai; tai ypač svarbu, nes beveik trys ketvirtadaliai neleistų skrydžių aparato skrydžių vyksta esant prastai matomumui – taip teigia naujausias praėjusiais metais paskelbtas JAV Departamento vidaus saugos (DHS) ataskaita. Tuo pat metu šios sistemos nuskenuoja radijo signalus, būdingus pirmojo asmens vaizdo (FPV) konfigūracijoms, padedant saugumo specialistams nustatyti, kur gali būti pasislėpę operatoriai. Visų šių skirtingų stebėjimo metodų sujungimas reiškia, kad sistema vienu metu turi kelis būdus aptikti skrydžių aparatus, todėl nepastebėtų skrydžių aparatus sumažina beveik per pusę lyginant su senesnėmis vieno jutiklio sistemomis. Net tada, kai kyla kliūtis tiesioginiam matomumui – pavyzdžiui, kai skrydžių aparatas praskrenda už pastato – sistema vis tiek tęsia jo sekimą, susiejant likusius radijo signalus su anksčiau užfiksuotais šiluminiais rodmenimis.
Klasifikavimas naudojant dirbtinį intelektą: giliojo mokymosi modeliai, išmokyti pagal FPV specifines skrydžių dinamikos duomenis
ML algoritmai padidina tikslumą, kai aptinkami FPV (greitieji pilotuojami orlaiviai), analizuodami jų unikalius judėjimo modelius. Komerciniai skrydžiai tiesiog taip nesijuda. FPV gali pasiekti 60 mph greitį per mažiau nei 1,5 sekundės, atlikti įspūdingus vertikalius ratukus ir vingiuoti aplink kliūtis žemiau 15 metrų aukščio. Šie elgesio bruožai jau įrašyti į standartines pramonės grėsmių duomenų bazes. Šios technologijos pagrindas – konvoliucinės neuroninės tinklų sistemos, kurios apdoroja realiuoju laiku gaunamus jutiklių duomenis naudodamos AttnYOLO architektūrą. Paprasčiausiai tariant, jos labiau dėmesio skiria netipiškam judėjimui, svarstydamos skirtingas vaizdo dalis su skirtingais svoriais. Šių modelių mokymui reikia daug duomenų. Mes naudojome rinkinius, apimantys daugiau nei 20 000 skirtingų skrydžių situacijų, o rezultatai kalba patys už save: aptikimo tikslumas yra apie 98,8 %, kai dangus aiškus, o net tada, kai signalai susilpnėja ar kai dalis skrydžio priemonės neįžvelgiama, tikslumas sumažėja tik iki maždaug 96,2 %. Tai, kas iš tikrųjų išskiria šią sistemą, – tai jos gebėjimas nuolat tobulėti pati sau naudojant federacinį mokymąsi. Nereikia rankiniu būdu koreguoti nustatymų kiekvieną kartą, kai FPV keičia savo triukus. Šis požiūris paverčia įprastus skrydžių aptikimo įrenginius aktyviais grėsmių vertinimo įrenginiais, o ne paprastai stovinčiais ir stebintais įrenginiais.
FPV-pajėgių skrydžių aparato aptikimo sistemų realaus pasaulio veikimo ribos
Aplinkos ir kraštutinės sąlygos: silpno apšvietimo sąlygos, užkliudymas ir realaus laiko delsos kompromisai
Net pažangūs FPV galintys aptikti įrenginiai vis dar susiduria su dideliais veikimo apribojimais, kai juos naudojama neprognozuojamose aplinkybėse. Optiniai jutikliai, kuriuos naudojame vaizdiniam patvirtinimui, tiesiog prastai veikia silpnai apšviestose vietose arba kai kas nors užstoja matomumo liniją. Šiluminė vaizdinė sistema padeda naktį, tačiau visiškai negali matyti per kietus objektus, visiškai dengiančius tikslinį skrydžio aparata. RF aptikimas sutrinka dėl visų miestuose atsispindinčių signalų, o radaras tiesiog nepastebi mažų skrydžio aparatų, sveriančių mažiau nei 250 gramų. Taip pat kyla realaus laiko apdorojimo problema. Nors sudėtingos dirbtinio intelekto sistemos sumažina reakcijos laiką iki apytiksliai 2–5 sekundžių, jos reikalauja galingos krašto skaičiavimo (edge computing) įrangos, kuri dažniausiai neįmanoma įdiegti į nešiojamąją ar baterijomis varomą įrangą. Būtent šios tarpusavyje susijusios problemos yra priežastis, kodėl šiandieninėms skrydžio aparatų aptikimo sistemoms realiose sąlygose nepavyksta pasiekti tobulų 100 % FPV identifikavimo rodiklių. Todėl protingi saugos specialistai žino, kad jiems reikia kelių apsaugos sluoksnių, kurie prisitaiko prie skirtingų situacijų, o ne vienos technologijos, kuriai būtų dedamos visos viltys.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kodėl FPV bepiločiai orlaiviai yra sunkiai aptinkami?
FPV bepiločiai orlaiviai yra sunkiai aptinkami, nes skrenda žemai, juda greitai ir netvarkingai bei dažnai ne naudoja įprastų GPS ar ryšio sistemų.
Kaip pažangūs skrydžių aparatai pagerina tikslumą?
Pažangūs skrydžių aparatai naudoja vizualius, šilumos ir radijo dažnio jutiklius kartu su dirbtinio intelekto pagrindu veikiančia klasifikacija, kad padidintų aptikimo tikslumą.
Kokios yra dabartinių FPV galinčių skrydžių aptikimo sistemų ribotybės?
Dabartinės FPV galinčios skrydžių aptikimo sistemos susiduria su iššūkiais, tokiomis kaip silpnos šviesos sąlygos, užstoymas, radijo dažnio trikdžiai ir reikalavimas turėti galingą realiuoju laiku veikiančią apdorojimo įrangą.