Разработка систем планирования пути, облёта препятствий и распознавания лиц для беспилотного летательного аппарата

Алгоритмы планирования пути, облёта препятствий и распознавания лиц включены в программное обеспечение беспилотного летательного аппарата [1].

Основа алгоритмов беспилотного летательного аппарата, это программа Bale-naEtcher по записи образов для съёмных носителей, которые в последствии будут использоваться для микрокомпьютера Raspberry Pi [2, 3].

Данный микрокомпьютер является основой беспилотного летательного аппарата, к которому также подключена камера. С помощью языка программирования Python написаны алгоритмы системы планирования пути, облёта препятствий и распознавания лиц [4].

Программное обеспечение, включающая в себя алгоритмы для беспилотного летательного аппарата, обладает следующими возможностями:

• -    планирование маршрута: система беспилотного летающего аппарата обладает возможностью автоматического определения наилучшего маршрута, учитывая географические особенности местности, закрытые и запретные зоны, дополнительно учитывая погодные условия, высоту, на котором должен работать беспилотный летательный аппарат и прочие факторы, необходимые для корректного планирования маршрута;

• -    облёт препятствий: беспилотный летательный аппарат способен преодолевать препятствия с помощью алгоритма облёта препятствий, работающего в режиме реального времени, который анализирует информацию, получаемую с камер беспилотного летательного аппарата;

• -    распознавание лиц: система беспилотного летательного аппарата использует алгоритмы распознавания лица, работающие на основе алгоритмов машинного зрения и обучения модели машинного обучения на основе набора данных фотографий, которые в последствии будут использованы для анализа людей или объектов, распознанные беспилотным летательным аппаратом;

• -    интеграция навесного оборудования: беспилотный летательный аппарат обладает возможностью поддержки камер, датчиков, и прочего оборудования, которое может использоваться в программном обеспечении беспилотного летательного аппарата для различных задач и целей;

• -    создание отчётов: беспилотный летательный аппарат обладает не только возможностью сохранения промежуточных результатов, но и создавать отчётность о том, какие задачи выполнены, а какие задачи находятся на каком этапе процесса выполнения, а также, при необходимости, в программное обеспечение можно вклю-

• чать и дополнительные пункты для отчётности от беспилотного летательного аппа

рата.

Для визуализации алгоритма работы с беспилотным летательным аппаратом, визуализируем данный процесс при помощи нотации BPMN (рис. 1).

Рис. 1. Алгоритм работы с беспилотным летательным аппаратом

Таким образом, работа с беспилотным летательным аппаратом включает в себя следующие этапы:

• -    определение в алгоритм беспилотного летательного аппарата, какую цель нужно найти;

• -    определение местности, где нужно искать цель;

• -    запуск беспилотного летательного аппарата;

• -    запуск автопилота у беспилотного летательного аппарата;

• -    запуск алгоритма облёта препятствий до местности;

• -    начало полёта беспилотного летательного аппарата;

• -    анализ местности беспилотного летательного аппарата;

• -    нахождение цели беспилотного летательного аппарата;

• -    подача сигнала о поиске цели беспилотного летательного аппарата;

• -    отправка информации о найденной цели;

• -    возвращение беспилотного летательного аппарата к месту старта.

Система планирования пути работает таким образом, что беспилотный летательный аппарат при помощи датчиков и камер собирает информацию о своём место- положении, высоте, окружающей среде, препятствиях, после чего алгоритмы на основе машинного обеспечения позволяют оценить потенциальные препятствия и найти оптимальные маршруты при помощи А* поиска, во время поиска пути также учитывается и расстояние до ближайшего препятствия, скорость, с которым летит беспилотный летательный аппарат, а также ограничения, вложенные в архитектуру беспилотного летательного аппарата. С помощью контроллеров, имеющиеся у беспилотного летательного аппарата, происходит смена траектории пути, которые определили алгоритмы планирования пути.

Алгоритм облёта препятствий работает таким образом, что беспилотный летательный аппарат, при помощи датчиков, получает информацию об окружающей обстановке в режиме реального времени, после чего, полученные данные обрабатываются с помощью машинного зрения и фильтров препятствий, заложенные в алгоритмы беспилотного летательного аппарата, далее, происходит облёт препятствий.

Распознавание лица работает таким образом, что создаётся набор данных для фотографий, в котором определяется объект или лицо, которое должен в последствии обнаруживать беспилотный летательный аппарат. После того, как набор фотографий сделан, модель машинного обучения должна обучиться на обучающем наборе данных, для этого, делается порядка 10 фотографий объекта или лица с разного ракурса при помощи машинного зрения, после чего, модель машинного обучения тренируется, после чего, можно использовать беспилотный летательный аппарат для выполнения поставленных задач распознавания лица или объекта.