Обнаружение препятствий на дронах DJI: инструкция для новичков

При управлении квадрокоптером возникает множество рисков, а перспектива напороться на провода или дерево — один из главных страхов всех пилотов. Это огромная проблема, ведь дроны восприимчивы к столкновениям из-за чрезмерной легкости и хрупкости, а их ремонт иногда может влететь в немалые суммы. 

Почти все квадрокоптеры DJI обладают системой избегания препятствий: инфракрасными, ультразвуковыми сенсорами, датчиками стереоскопического зрения и GPS. Все эти функции работают одновременно, чтобы вовремя засечь объект и избежать аварии.

В этой статье мы подробнее поговорим о системе предотвращения столкновений в устройствах DJI.

Что такое система предотвращения столкновений?

Функция избегания препятствий позволяет дронам сканировать окружающую среду и обнаруживать любые объекты на своем пути в режиме реального времени. Как только беспилотник DJI обнаруживает препятствие, он немедленно реагирует и облетает его.

Эта автоматическая функция особенно важна для небольших дронов, поскольку они летают не очень высоко и, следовательно, подвергаются более высокому риску встретить посторонние объекты на своем пути. 

Помимо очевидного плюса — безопасности, такая функция позволяет квадрокоптеру летать в закрытом помещении (где куда больше шансов врезаться в мебель или стену, чем на открытом пространстве), а также снижает стоимость страховки.

Одним из основных элементов технологии предотвращения препятствий является точность.  Это позволяет беспилотнику обнаруживать помехи на пути вплоть до нескольких сантиметров  даже без GPS. 

Как работает уклонение квадрокоптеров DJI от препятствий?

Вот несколько основных вещей, которые позволяют дрону безопасно передвигаться в воздухе:

1.  Sensor Fusion — это объединение данных от различных датчиков на одной платформе.  Это делается для того, чтобы один сенсор смог «увидеть» то, что другой вычислить не может.  
2.  SLAM — одновременная локализация и отображение — еще один важный аспект технологии предотвращения препятствий.  С его помощью коптер отображает пространство вокруг и правильно позиционирует себя на карте. Определение происходите не быстро, как только SLAM создает в памяти уже существующую карту окрестности, карта дополняется по мере перемещения коптера в пространстве. Один из минусов – точность определения, необходимо тщательно и последовательно выполнять измерения во время полета дрона.
3. Алгоритмы избегания препятствий — это правило, которому следуют датчики при вычислении данных. Алгоритм представляет собой набор пошаговых инструкций или формул, с помощью которых решаются проблемы обнаружения движущихся и неподвижных объектов.  Эффективность системы зависит от алгоритма, поэтому он не должен содержать ошибок.
4. Контроллер полета — получает данные об уклонении от препятствий, особенно об уже обнаруженных объектах.  Это происходит после того, как датчики просканировали и нанесли на карту окрестности. Затем полетный контроллер управляет алгоритмом предотвращения столкновений.
5. Датчики отслеживания и слежения за объектами — это сенсоры, отвечающие за обнаружение объектов на пути дрона — туда могут входить транспортные средства, животные, люди и прочего.

 Сочетание всех этих технологий создает целостную систему обхода препятствий.  Многие дроны могут распознавать и отслеживать даже несколько объектов одновременно.

Какие бывают датчики обнаружения препятствий в квадрокоптерах

Объяснение того, как работает защита от столкновений, было бы неполным без разбора каждого датчика и их видов. Сенсоров много, но не обязательно все из них используют производители. 

Рассмотри основные типы сенсоров используемых не только в квадрокоптерах Dji, но и в дронах остальных производителей:

• Ультразвуковой датчик (Ultrasonic sensor) — используются для обнаружения объектов. Работает путём испускания звука с высокой частотой.  После этого датчик отслеживает время, необходимое для отражения передаваемого звука и сканирует окрестности.  В этих сенсорах есть два отверстия; одно предназначено для передачи звука с высокой частотой, а другое — для приема отраженного звука.
• Датчики времени полета (Time-of-flight) — Это система предотвращения столкновений дрона, которая состоит из большого количества компонентов, в отличие от других датчиков. Некоторые элементы включают объектив, интерфейс,датчик и источник света. Этот датчик может фиксировать информацию для каждого изображения, одновременно. Поэтому определение происходит довольно быстро с высокой частотой кадров. Используются для сканирования объектов, измерения расстояния, навигации в закрытом пространстве. Работают по принципу 3D визуализации. 
• Инфракрасный датчик обнаружения препятствий (Infrared Obstacle detection sensor) — использует принцип инфракрасного отражения.  Состоит из инфракрасного приемника, передатчика и потенциометра.  Инфракрасный луч становится слабее в зависимости от расстояния, на которое он распространяется, и, в конце концов –  исчезает.  Это происходит без препятствий, но если инфракрасный луч натыкается на преграду – то возвращаться обратно к инфракрасному приемнику.
•  ЛИДАР (LIDAR) — этот тип датчиков обнаруживает объекты и рассчитывает расстояние до них. Он определяет время, необходимое короткому импульсу на перемещение до препятствия и обратно

На следующем видео показано как работает и из чего состоит, система VPS (Vision Positioning System), на квадрокоптерах Dji:

В каких моделях квадрокоптеров Dji есть система обхода препятствий?

В таблице ниже представлены модели, в которых присутствует система распознавания препятствий. Все названия моделей кликабельны, ссылка в названии ведет на полный обзор квадрокоптера. 

У каких квадрокоптеров DJI нет функции обнаружения препятствий

DJI Mavic Mini и Mini 2 (Mini SE)

Линейка мини квадрокоптеров mavic Mini, Mini 2 и Mini SE — единственные беспилотники DJI, в которых нет системы уклонения препятствий. Одна из причин — их вес. Оба коптера весят 242 грамма, что чуть ниже предельного порога в 250г (если больше — БПЛА нужно регистрировать). Если бы к минику добавили систему предотвращения препятствий, он бы был куда тяжелее.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое предотвращение препятствий, как оно работает и почему вам следует подумать о покупке квадрокоптер с этой технологией.  Конечно, решать вам, но сэкономив деньги на покупке, вы сильно рискуете сохранностью своего устройства — причём не единожды, а при каждом запуске.