Система технического зрения Фасетка, разработанная в НТЦ Робототехники и компьютерных технологий МФТИ при поддержке Фонда НТИ, обеспечивает распознавание местности круглосуточно и при любой погоде. Она позволяет беспилотникам ориентироваться там, где недоступны GPS и ГЛОНАСС. Это критически важно для работы в зонах стихийных бедствий, техногенных аварий, мониторинга трубопроводов и выполнения спецзадач в условиях радиомолчания. Испытания на вертолете и БПЛА подтвердили точность навигации до 6 метров на высоте 1000 метров. Разработка полностью готова к внедрению в беспилотные комплексы.
Ограничения традиционной навигации
Сегодня беспилотники сильно зависят от спутниковой связи. Они теряют ориентацию в глубоких каньонах, серых зонах и при подавлении сигналов ГНСС. Иногда частично помогают методы визуальной ориентации с использованием заранее подготовленных карт местности.
Проблемы визуальных систем
Однако и здесь существуют серьезные трудности. Ландшафт постоянно меняется — например, зимой снег маскирует привычные очертания. Кроме того, изображения сложно распознать при съемке под углом, а не строго вертикально, что ограничивает маневренность. Многие системы также не работают ночью и в плохую погоду.
Прорывное решение МФТИ
Эти проблемы успешно решены в НТЦ Робототехники МФТИ с созданием системы Фасетка. Это не просто программное обеспечение, а комплексное решение: от физических датчиков до специализированного тензорного процессора. Фасетка использует многоканальное техническое зрение, включающее видимый диапазон, ближний ИК, дальний ИК и радиолокационный канал.
Устойчивость к внешним факторам
Комбинирование данных с разных каналов позволяет выделять признаки, устойчивые к погоде, времени суток и сезонным изменениям. Например, тепловой контур здания сохраняется зимой, а радиолокация четко фиксирует макроструктуру леса независимо от наличия листвы.
Интеллектуальная обработка данных
Обработка информации основана на продвинутом тензорном алгоритме, выполняющем глубокую семантическую сегментацию входных данных. Алгоритм идентифицирует не отдельные пиксели, а целые объекты: дороги, здания, русла рек, опоры ЛЭП. Эти ориентиры практически неизменны при смене сезонов или времени суток.
Гибкость и адаптивность
Классическая визуальная навигация требует строго вертикальной съемки. Фасетка допускает отклонение камеры до 45 градусов от вертикали. Это достигнуто благодаря обучению нейросети на синтезированных ракурсах и применению генеративных моделей. Аналогично решена проблема сезонности: алгоритм обучен на данных разных времен года, используя инвариантные семантические классы.
Успешные испытания
Разработчики провели испытания системы Фасетка на легких беспилотниках и тяжелом вертолете Ми-8. Тесты имитировали полеты над разнообразной местностью при разной погоде, времени суток и в условиях подавления сигналов.
Впечатляющие результаты
Результаты обнадеживают: на высоте 1000 метров точность определения координат составляет 6-15 метров в зависимости от условий. Медианная погрешность локализации — 30 метров на 1000 метров пути, а в реальных полетах на Ми-8 достигнуто СКО горизонтальной ошибки всего 5.2 метра.
Этой точности достаточно для уверенного следования беспилотника по заданному маршруту или выхода в целевую точку.
Готовность и перспективы
Разработка полностью готова к интеграции в беспилотные комплексы. В перспективе ученые планируют миниатюризацию устройства и адаптацию для работы с более широким спектром платформ и беспилотников.
Работа выполнена при поддержке Фонда НТИ.
Информация предоставлена пресс-службой МФТИ
Источник: scientificrussia.ru
