В нашей сфере деятельности очень часто можно услышать фразу - «мы производим автономные дроны». Но могут ли компании, предлагающие разный продукт, утверждать, что у них есть автономные дроны, и быть правы?

Если отвечать коротко - да. В связи с тем, что нет единого органа, который бы установил определение понятия "автономный дрон", оно остаётся свободным, и потому все эти компании имеют право утверждать, что занимаются производством автономным дронов, вне зависимости от различий типов решений. Но мало того, что определение "автономности" остаётся свободным, такие фразы, как автономность и автоматизация часто по ошибке считаются взаимозаменяемыми в производстве как дронов, так и автомобилей. (Когда мы обсуждаем уровни автономности, степень автоматизации не причём).

Автоматизация	Автономность
Использование или внедрение автоматического оборудования на производстве или другом процессе, или объекте. Автоматизация дрона заключается в том, сколько автоматики задействовано в нем и на сколько он требует ручной наладки, в автоматическом прибытии в место назначения, выполнении маршрута, но не в самостоятельном принятии тех или иных решений.	Независимость от внешнего управления.   Показателем автономности дрона является то, насколько он независим от платформы и её работы. По-настоящему автономный дрон способен определять направление и маршрут, а также поддерживает дистанционное управление в воздухе.

 
Наилучший метод для определения уровня автономности дрона - это спектр. Если автономность является мерой независимости от внешнего управления и уровня самоуправления, то все платформы можно считать автономными, но в разных точках спектра. Суть в том, чтобы разобраться во всех уровнях на практике.

5 УРОВНЕЙ АВТОНОМНОСТИ ДРОНОВ

Уровень 0: Автоматизация отсутствует

Пилот контролирует каждое движение.  100% ручное управление платформами.

Что получаем на деле: Дроны для гоночных и модельных летательных устройств.

Современные методы применения: Гонки (любительские съёмки).

Уровень 1 - Участие пилота

Пилот продолжает контролировать работу и безопасность дрона.  Однако, дрон способен взять на себя минимум одну важную функцию в течение ограниченного времени полёта.  Дрон не имеет постоянного контроля над движением, скоростью, направлением одновременно, но он способен обеспечивать навигацию и/или сохранять высоту и положение.

Что получаем на деле: любительский или полупрофессиональный дрон, который поддерживает глобальную навигационную спутниковую систему для стабилизации полёта, в то время как все входные данные относительно курса, высоты и скорости полёта вводятся вручную.  С помощью дрона можно делать как любительские, так и полупрофессиональные съёмки.  На этом уровне доступны функции обнаружения и уклонения от препятствий, которые предупреждают пилота о близости дронов к препятствиям, однако возможность уклонения от препятствий зависит от ручной настройки.

Современные методы применения: проверка и обслуживание, локализация и обнаружение, фото и видео съёмка, защита и безопасность, а также мониторинг.

Уровень автономности	УРОВЕНЬ 0	УРОВЕНЬ 1	УРОВЕНЬ 2	УРОВЕНЬ 3	УРОВЕНЬ 4	УРОВЕНЬ 5
Вмешательство человека
Вмешательство машины
Степень автоматизации	НЕТ	НИЗКАЯ	ЧАСТИЧНАЯ	УСЛОВНАЯ	ВЫСОКАЯ	ПОЛНАЯ
Описание	Управление 100% ручное	Пилот несет ответственность за управление дроном. Дрон способен выполнять минимум 1 важную функцию.	Пилот несёт ответственность за безопасности операций. Дрон способен поддерживать высоту в определённых условиях, а также регулирует направление.	Пилот работает в аварийном режиме. Дрон  способен выполнять все функции самостоятельно, но «при заданных определённых условиях».	Пилот не принимает никакого участия в цикле управления. Дрон оснащен несколькими аварийными системами, так что в случаях сбоя одной из систем, дрон продолжит работать.	Дрон использует систему ИИ при планировании полета.
Уклонение от препятствий	НЕТ	ОБНАРУЖЕНИЕ И УВЕДОМЛЕНИЕ		ОБНАРУЖЕНИЕ И УКЛОНЕНИЕ	ОБНАРУЖЕНИЕ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ УКЛОНЕНИЕ

Уровень 2 - Частичная автоматизация

Пилот по-прежнему отвечает за безопасность дрона и в случае сбоев, должен быть готов взять управление дроном на себя.  Тем не менее, при определённых условиях, дрон способен взять на себя управление направлением, высотой и скоростью движения.  Пилот по-прежнему несет ответственность за мониторинг воздушного пространства, условий полёта и реагирование в случае чрезвычайной ситуации.  Большинство производителей в настоящее время производят дроны с частичном автоматизацией, в которых платформа выполняет навигационные функции и снимает с пилота ряд задач.

Что получаем на деле: предварительно загружается запрограммированная траектория полёта и дрон выполняет поставленные задачи после взлёта.  Сегодня это обычная практика для картографических и геодезических миссий.  Некоторые дроны с таким уровнем автономности имеют встроенную функцию автоматического взлёта и посадки - это облегчает управление дроном, но не делает его более автономным.

Современные методы применения: картографирование, геодезия, опрыскивание и посев, а также измерение.

УРОВНИ АВТОНОМНОСТИ И ПРИМЕНЕНИЕ ДРОНОВ

ПРИМЕНЕНИЕ	ПРИМЕНЕНИЕ	ПРИМЕНЕНИЕ	ПРИМЕНЕНИЕ	ПРИМЕНЕНИЕ
Гонки	Проверка и обслуживание, локализация и обнаружение, фото и видео съёмка, защита и безопасность, мониторинг	Картографирование, геодезия, опрыскивание и посев, измерение.	Картографирование, доставка, геодезия.	Фото и видеосъёмка.

Уровень 3 - Условная автоматизация

 Как и во втором уровне, дрон способен самостоятельно летать, но пилот-человек все равно должен быть внимательным и быть готовым принять управление на себя в любое время.  Дрон уведомляет пилота о необходимости вмешательства, тем самым, пилот принимает управление в аварийном режиме.  На этом уровне дрон способен выполнять все функции «при определённых условиях».

Что получаем на деле: дрон способен летать по заранее запрограммированной траектории, бортовые датчики способны обнаруживать препятствия.  После обнаружения (например, деревьев, находящихся по траектории полёта) дрон останавливается и отправляет сигнал тревоги о непосредственной близости дрона к объекту.  После чего пилот вручную должен корректировать направление / высоту, прежде, чем дрон продолжит полет по заранее запрограммированной траектории.

Современные методы применения: картографирование, доставка, геодезия.

Уровень 3+ - Расширенная автоматизация

Еще один способ определить уровень автономности дрона - установить условия его работы.  Некоторые производители преуспели в производстве дронов с расширенной автоматизацией, создав «полностью автоматизированные платформы».  Это означает, что в цикле работы нет необходимости в участии человека.

Что получаем на деле: Суть в том, чтобы дрон был способен регулярно выполнять одну и ту же задачу (например, обследование карьера два раза в неделю).  Запрограммированная траектория полёта остаётся прежней, дрон оснащён возможностями автоматического взлёта и посадки, платформа выполняет роль базы и обеспечивает возможность подзарядки батареи и автоматической активизации дрона в соответствии с заданным расписанием.

Современные методы применения: картографирование, геодезия, защита и безопасность.

"Наилучший метод для определения уровня автономности дрона - это спектр.  Если автономность является мерой независимости от внешнего управления и уровня самоуправления, то все платформы можно считать автономными, но в разных точках спектра."

 Милли Радович, аналитик рынка DRONEII

Уровень 4 - Высокая автоматизация

Человек может управлять дроном, но в этом нет необходимости.  При благоприятных обстоятельствах, дрон способен летать на протяжении всего дня. Дрон должен быть оснащён несколькими аварийными системами, так что, если одна из систем выйдет из строя, дрон все равно будет работать. Работа дрона зависит от встроенной функционала или от фиксированного набора правил, которые определяют поведение системы. Дрон оснащён функциями обнаружения и самостоятельного обхода препятствий.

Что получаем на деле: Дрон, оборудованный набором датчиков, способен следовать за человеком или объектом.  При этом, он способен обнаруживать препятствия, находящиеся по траектории полёта и обходить их, изменяя курс и / или высоту.  Он выполняет поставленные задачи, автоматически выбирая более подходящий способ их выполнения.

Современные методы применения: фото и видеосъёмка.

 

ОБНАРУЖЕНИЕ И УРОВНИ УКЛОНЕНИЯ ОТ ПРЕПЯТСТВИЙ

1 Обнаружение и уведомление	2 Обнаружение и уклонение	3 Обнаружение и самостоятельное уклонение
При обнаружении препятствий, дрон уведомляет пилота       Возможно начиная с 1 уровня автономности	При обнаружении препятствий, дрон уведомляет пилота и останавливает движение    Возможно начиная с 3 уровня автономности	При обнаружении препятствий, дрон уведомляет пилота и самостоятельно меняет траекторию полёта     Возможно начиная с 4 уровня автономности

Уровень 5 - Полная автоматизация

Дрон несёт полное управление при любых обстоятельствах, без вмешательства человека, что включает в себя полную автоматизацию всех лётных задач в любых условиях.

Примеров таких дронов пока нет, так как они в настоящее время не выпускаются.

Тем не менее, известно, что эти дроны будут использовать ИИ для планирования своих полётов, другими словами - они будут оснащены автономной системой обучения с возможностью изменять обычный алгоритм действий.  Представьте, что однажды будет создан дрон 5-го уровня, которому будет поручено наблюдение за акулами на береговой линии. Ежедневно дрон будет следить за береговой линией, и каждый раз, когда по на его пути будут встречаться препятствия, он будет запоминать их и в следующий раз обновлять свою траекторию. Каждый следующий полет, дрон будет использовать полученные знания, чтобы спланировать траекторию для наблюдения за обозначенной областью.  Также, важно иметь в виду, что 5-й уровень автономности является залогом достижения двух ключевых целей в индустрии беспилотных летательных аппаратов: городская воздушная мобильность и дроны для доставки больших грузов.

Что дальше?

В ближайшие годы "умных" дронов ждать не стоит.  Мало того, что еще не существует нормативной базы для обеспечения 5-го уровня автономности, но, что более важно, необходимо проделать большой труд для достижения этого уровня, учитывая объем данных, а также степень сложности работы бортовых компьютеров.  Тем не менее, как только это будет сделано, дроны обретут "разум" и смогут сэкономить немало времени в любой сфере применения.

Источник: https://www.droneii.com/drone-autonomy