Ученые из Даремского университета представили новую систему T-STAR (Time-Optimal Swarm Trajectory Planning), предназначенную для согласованной работы роя беспилотных летательных аппаратов. Она обеспечивает эффективную и безопасную координацию действий дронов, даже при высокой скорости и в непростых условиях. Данная технология решает важную задачу, возникающую при одновременном полете нескольких дронов: повышение скорости обычно сопряжено с риском столкновений, а обеспечение безопасности, в свою очередь, снижает скорость реакции, что неприемлемо при ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Система T-STAR обеспечивает дронам возможность оперативного обмена данными, что позволяет предотвращать столкновения и улучшать координацию в рое. Как отметил ведущий исследователь, доктор Джуньян Ху, данная технология позволяет автономным аппаратам функционировать как интеллектуальный рой, объединяя скорость, безопасность и слаженность действий, чего ранее достичь не удавалось.
Система построена на принципе управления с использованием прогнозирующей модели, которая определяет оптимальный маршрут для каждого дрона и позволяет избегать столкновений с препятствиями. Для упрощения системных ограничений ученые использовали динамические уравнения, благодаря чему удалось снизить сложность алгоритмов и повысить общую устойчивость системы. Рой поддерживает стабильное состояние, сохраняя при этом способность оперативно адаптироваться к изменениям в окружающей среде.
T-STAR использует виртуальные силы для управления траекториями дронов и избежания столкновений, опираясь на концепцию стайного поведения птиц. В случае появления новых препятствий система оперативно пересчитывает маршруты, что позволяет рою сохранять строй и поддерживать высокую эффективность в процессе выполнения задачи. Результаты испытаний, сопоставленных с показателями предыдущих моделей, свидетельствуют о том, что T-STAR обеспечивает более быстрые и безопасные пути следования.
Идея скоординированных роев дронов разрабатывалась в рамках военных программ различных государств на протяжении последнего десятилетия, однако предыдущие системы зачастую требовали от дронов снижать скорость при передвижении по сложной местности. T-STAR, в свою очередь, создана для обеспечения быстрого и слаженного движения роя, что позволяет гарантировать своевременную передачу критически важной информации группам реагирования.
Технология может быть наиболее эффективно применена при проведении работ по устранению последствий стихийных бедствий. В районах, пострадавших от землетрясений или наводнений, беспилотные летательные аппараты, оборудованные T-STAR, смогут быстро передавать спасателям визуальные материалы и информацию в режиме реального времени, преодолевая завалы. Во время лесных пожаров группы дронов смогут отслеживать линию фронта и предоставлять сведения для оптимизации распределения сил и средств.
На текущем этапе система прошла тестирование в симуляциях и лабораторных исследованиях, продемонстрировав значительное улучшение по сравнению с ранее используемыми методами координации. В дальнейшем планируются широкомасштабные полевые испытания в реальных условиях. Несмотря на то, что текущие исследования ориентированы на гуманитарные и экологические задачи, совершенствование скорости и координации может оказать влияние и на разработку будущих оборонных стратегий.