211service.com
Hoe drones botsingen kunnen vermijden door kennis te delen
Als de Amerikaanse Federal Aviation Administration het wijdverbreide gebruik van commerciële drones toestaat, kan de lucht binnenkort zoemen met zwermen onbemande luchtvaartuigen, vooral in dichtbevolkte stedelijke kernen. Dat betekent dat drones de taak krijgen om autonoom botsingen te vermijden, omdat hun aantal te hoog zal zijn om te allen tijde op menselijke luchtverkeersleiders te vertrouwen.
Drones die in dichtbevolkte steden vliegen, moeten worden geprogrammeerd om snelle beslissingen te nemen om botsingen te voorkomen.
Het Stanford Intelligent Systems Laboratory is slechts één team van meer dan 130 mensen dat samen met NASA werkt aan oplossingen voor het beheer van droneverkeer. Het verkeersmanagementsysteem, dat de komende jaren in ontwikkeling is, helpt drones met elkaar te communiceren en mogelijke botsingen te voorkomen.
Ze gaan veel meer ongebruikelijke missies uitvoeren waarbij ze in bochtige vliegroutes moeten vliegen, zegt Mykel Kochenderfer, directeur van het Stanford-laboratorium. Robuust zijn tegen die onzekerheid is heel erg belangrijk.
NAAR recente krant gepubliceerd door Kochenderfer en student werktuigbouwkunde Hao Yi Ong beschrijft een snel besluitvormingsproces dat het verkeersbeheersysteem kan gebruiken om drones om te leiden en een botsing te voorkomen. Hun team voerde meer dan een miljoen simulaties uit voor conflictsituaties voor ergens tussen de twee en tien drones. Drones kregen verschillende niveaus van informatie over de andere drones in het systeem en werden vervolgens getest op hun reactietijd en hoe vaak ze in conflict kwamen.
De Stanford-onderzoekers ontdekten dat drones de snelste beslissingen konden nemen wanneer ze werden gekoppeld aan de dichtstbijzijnde andere drone, en de twee hielden alleen rekening met het gedrag van de ander. De traagste reactie deed zich voor toen drones hun eigen omgeving in overweging namen en hun resultaten vervolgens doorstuurden naar een centraal systeem dat beslissingen terugstuurde naar de hele groep. De beslissingstijd nam altijd toe naarmate er meer drones in de simulatie kwamen, maar het systeem was altijd in staat om binnen 50 milliseconden een beslissing te nemen over het omleiden van een drone.
Terwijl drones hun gegevens invoeren in een centraal besluitvormingssysteem, was het het langzaamst, maar ook het veiligst. Drones hadden de minste kans op conflicten wanneer ze gegevens in een centraal systeem invoerden. Drones die locatiegegevens over andere drones ontvingen en ervan uitgingen dat ze op hetzelfde pad zouden blijven, liepen de meeste kans op conflicten.
Het Stanford-lab werkt ook met autonome auto's en luchtverkeersleiding voor conventionele vliegtuigen. Een van zijn projecten, die Kochenderfer gedeeltelijk met voormalige collega's van MIT ontwikkelde, betrof het gebruik van een kleine hoeveelheid rekenkracht om te beslissen hoe een vliegtuig een botsing moet voorkomen. Traditioneel werd het vermijden van botsingen geleid door bijna 2.000 pagina's met documenten die elk mogelijk scenario beschrijven en hoe te reageren. De oplossing van Stanford en MIT wordt momenteel gestandaardiseerd voor gebruik in alle grote vliegtuigen.
NASA is van plan om in 2016 de drone-verkeersbeheersystemen te testen die het tot nu toe heeft ontwikkeld op de drone-testsites die door de FAA in de VS zijn opgezet. In november vloog een NASA-team met een drone op Moffett Field in Californië, terwijl het conflicten simuleerde met drones die op een computer werden gegenereerd, waardoor een vroege versie van het verkeersbeheersysteem werd geactiveerd om de drones te waarschuwen voor mogelijke botsingen. De FAA heeft ook vergelijkbare systemen getest die zijn ontwikkeld door een drone-software- en servicebedrijf Precisie Havik (zie FAA test het vermogen van drones om zichzelf uit de problemen te helpen).
Om grootschalige UAS [onbemande vliegtuigsystemen] mogelijk te maken met een mix van buiten de visuele zichtlijn en binnen de visuele zichtlijn, hebben we een systeem nodig dat bestaat uit technologieën om het luchtruim en capaciteiten op de UAS zelf te beheren, regels van het luchtruim, en procedures voor het beheer van onvoorziene omstandigheden en noodsituaties, zegt Parimal Kopardekar, die leiding geeft aan het drone-verkeerscontroleprogramma van NASA.
Kochenderfer zegt dat de Stanford-onderzoekers hun werk in simulaties hebben getest, maar het nog moeten zien werken met echte drones. Valideren dat het in de lucht werkt, is een van de laatste stappen.
Dit is momenteel een van de meest opwindende gebieden van de ruimtevaart: het gebruik van drones, zegt Kochenderfer. Veel van de toepassingen die ze mogelijk maken, kunnen leiden tot nieuwe economische modellen, maar het potentieel om levens te redden en de efficiëntie te verbeteren, vind ik echt heel interessant.