Come i droni possono evitare le collisioni condividendo la conoscenza

Se la Federal Aviation Administration degli Stati Uniti consentirà l'uso diffuso di droni commerciali, i cieli potrebbero presto brulicare di sciami di veicoli aerei senza pilota, specialmente nei centri urbani densi. Ciò significa che i droni avranno il compito di evitare autonomamente le collisioni, poiché il loro numero sarà troppo alto per fare affidamento in ogni momento sui controllori del traffico aereo umano.

I droni che volano in città densamente costruite dovranno essere programmati per prendere decisioni rapide per evitare collisioni.

Lo Stanford Intelligent Systems Laboratory è solo uno degli oltre 130 team che lavorano con la NASA per risolvere come gestire il traffico dei droni. Il sistema di gestione del traffico, che sarà in fase di sviluppo nei prossimi anni, aiuterà i droni a comunicare tra loro ed evitare potenziali collisioni.

Faranno missioni molto più insolite che richiederanno loro di volare su traiettorie di volo sinuose, afferma Mykel Kochenderfer, direttore del laboratorio di Stanford. Essere robusti a quell'incertezza è molto, molto importante.

A carta recente pubblicato da Kochenderfer e dallo studente laureato in ingegneria meccanica Hao Yi Ong descrive un rapido processo decisionale che il sistema di gestione del traffico può utilizzare per reindirizzare i droni ed evitare una collisione. Il loro team ha eseguito più di un milione di simulazioni per situazioni di conflitto per un numero compreso tra due e 10 droni. Ai droni sono stati forniti vari livelli di informazioni sugli altri droni nel sistema e quindi sono stati testati sul loro tempo di risposta e sulla frequenza con cui sono entrati in conflitto.

I ricercatori di Stanford hanno scoperto che i droni potrebbero prendere le decisioni più rapide quando sono stati accoppiati con l'altro drone più vicino, e i due hanno considerato esclusivamente il comportamento dell'altro. La risposta più lenta si è verificata quando i droni hanno considerato l'ambiente circostante e quindi hanno inserito i loro risultati in un sistema centrale che ha inviato le decisioni all'intero gruppo. Il tempo di decisione è sempre aumentato man mano che più droni entravano nella simulazione, ma il sistema è sempre stato in grado di prendere una decisione sul reindirizzamento di un drone entro 50 millisecondi.

Mentre i droni che immettevano i loro dati in un sistema decisionale centrale erano i più lenti, erano anche i più sicuri. I droni avevano meno probabilità di incontrare conflitti quando alimentavano i dati in un sistema centrale. I droni che ricevevano dati sulla posizione di altri droni e presumevano che sarebbero rimasti sulla stessa traiettoria avevano maggiori probabilità di incontrare conflitti.

Il laboratorio di Stanford funziona anche con auto a guida autonoma e controllo del traffico aereo per aerei convenzionali. Uno dei suoi progetti, che Kochenderfer ha sviluppato in parte con ex colleghi del MIT, prevedeva l'utilizzo di una piccola quantità di potenza di calcolo per decidere come un aereo dovrebbe evitare una collisione. Tradizionalmente, la prevenzione delle collisioni è stata guidata da quasi 2.000 pagine di documenti che descrivono in dettaglio ogni possibile scenario e come reagire. La soluzione di Stanford e del MIT è attualmente in fase di standardizzazione per l'uso su tutti i grandi velivoli.

La NASA prevede di trascorrere il 2016 testando i sistemi di gestione del traffico dei droni che ha sviluppato finora nei siti di test dei droni allestiti negli Stati Uniti dalla FAA. A novembre, un team della NASA ha pilotato un drone al Moffett Field in California mentre simulava i conflitti con i droni generati su un computer, attivando una prima versione del sistema di gestione del traffico per avvisare i droni delle potenziali collisioni. La FAA ha anche testato sistemi simili sviluppati da società di software e servizi per droni Falco di precisione (vedi FAA testerà la capacità dei droni di guidarsi fuori dai guai).

Per consentire UAS [sistemi di aeromobili senza pilota] su larga scala con un mix di oltre la linea di vista visiva e all'interno della linea di vista visiva, abbiamo bisogno di un sistema che consiste in tecnologie per gestire lo spazio aereo e capacità sugli UAS stessi, regole dello spazio aereo, e le procedure per la gestione di contingenze ed emergenze, afferma Parimal Kopardekar, che guida il programma di controllo del traffico dei droni della NASA.

Kochenderfer afferma che i ricercatori di Stanford hanno testato il loro lavoro in simulazioni, ma non lo hanno ancora visto funzionare con droni reali. Convalidare che funziona nell'aria è uno dei passaggi finali.

Questa è una delle aree più interessanti dell'aerospazio in questo momento: l'uso dei droni, afferma Kochenderfer. Molte delle applicazioni che abilitano possono portare a nuovi modelli economici, ma il potenziale per salvare vite umane e migliorare l'efficienza, penso che sia davvero piuttosto interessante.

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