在未来几年内,预计在低于400英尺高度的无人管制空域中,自主无人机数量将大幅增加。专家预测到2027年美国将有将近100万架商用无人机系统(UAS),从事诸如包裹投递、交通监控和紧急援助等任务。
由保证自主研究所(Institute for Assured Autonomy)的Lanier Watkins和Louis Whitcomb领导的研究团队利用人工智能建模了一个系统,通过取代某些人的决策过程来更安全地协调无人机交通。他们的研究结果发表在《Computer》杂志上。
Watkins说:“我们想要看看是否可以利用不同的人工智能方法以安全的方式处理这些操作,结果是可以的。”“我们的模拟系统利用自主算法增强了低于400英尺高度的UAS操作的安全性和可扩展性。”
为了应对不断增长的UAS交通挑战,Hopkins团队在模拟的3D空域中评估了自主算法的影响。他们根据之前的研究得知,使用避碰算法可以大大减少事故。他们发现,添加控制交通时间以避免碰撞的战略解决算法安全性更高,几乎消除了空域事故。
研究人员还为他们的模拟器配备了两个模拟真实情况的工具。“噪声传感器”模仿现实世界条件的不可预测性,并使系统更具适应性,而“模糊干扰系统” 根据包括障碍物的接近程度、遵循计划航线程度在内的各种因素来计算每架无人机的风险水平。Watkins和Whitcomb表示,这些方法使系统能够自主决策以预防碰撞。
Whitcomb说:“我们的研究考虑了各种变量,包括涉及偏离计划航线的‘流氓无人机’的情况。结果非常理想。”
该团队计划进一步改进他们的模拟,包括引入天气等动态因素和其他现实因素,以获得更准确的结果。
Watkins解释道:“这项工作已经通过模拟环境和系统中的性能进行了研究,这些环境和系统正被第三方考虑在未来的空域中部署,以及在学术和基础研究IEEE和ACM社区中部署。”
“这项工作有助于研究人员了解保护空域的自主算法在3D模拟空域中面对噪音和不确定性时的表现,并强调需要持续监测这些自主算法的结果,以确保它们没有达到潜在的故障状态。”