AI Gör det Lättare för Drönare att Skanna och Utgräva Terräng

Forskare från Aarhus Universitet (AU) och Danmarks Tekniska Universitet (DTU) har samarbetat i ett projekt som syftar till att minska kostnaderna för att mäta och dokumentera grus- och kalkstensbrott, samtidigt som det ska vara snabbare och enklare än den traditionella metoden.

Projektet inkluderade användning av artificiell intelligens (AI), som tog över de traditionellt mänskligt styrda drönare som för närvarande används för att slutföra uppgiften.

Erdal Kayacan är en biträdande professor och expert inom artificiell intelligens och drönare vid Ingenjörsavdelningen vid Aarhus Universitet.

“Vi har gjort hela processen helt automatisk. Vi berättar för drönaren var den ska börja, och bredden på väggen eller bergväggen vi vill fotografera, och sedan flyger den i zig-zag hela vägen utmed och landar automatiskt”, säger Kayacan.

Begränsningar av Mänskligt Styrda Drönare

Den nuvarande metoden för att mäta och dokumentera grus- och kalkstensbrott, klippor, och andra naturliga och av människan skapade formationer bygger på att drönare fotograferar området. En dator tar sedan emot inspelningarna och konverterar allt automatiskt och skapar en 3D-terrängmodell.

En av nackdelarna med denna metod är att drönarpiloter kostar mycket, och mätningarna är tidskrävande. Vid en utgrävning måste drönarpiloten se till att drönaren håller ett konstant avstånd från väggen. Samtidigt måste drönarkameran hållas vinkelrätt mot väggen, vilket gör det till en komplex och svår uppgift.

För att datorn ska kunna konvertera och skapa en 3D-modell av bilderna måste det finnas ett visst överlapp i bilderna. Detta är den huvudsakliga processen som automatiserades av artificiell intelligens, och det minskade drastiskt komplexiteten i att slutföra uppgiften.

“Vår algoritm säkerställer att drönaren alltid håller samma avstånd till väggen och att kameran ständigt ompositionerar sig vinkelrätt mot väggen. Samtidigt förutsäger vår algoritm vindkrafterna som verkar på drönarkroppen”, säger Kayacan.

AI Övervinner Vindproblemet

Den artificiella intelligensen hjälper också till att övervinna vinden, som är en av de största utmaningarna med autonom drönarflygning.

Mohit Mehndiratta är en gästande doktorand vid Ingenjörsavdelningen vid Aarhus Universitet.

“Den utformade Gaussiska processmodellen förutsäger också vinden som kommer att mötas i nästa framtida tid. Detta innebär att drönaren kan förbereda sig och vidta korrigerande åtgärder i förväg”, säger Mehndiratta.

När en mänskligt styrd drönare slutför denna uppgift kan till och med en lätt bris förändra dess bana. Med den nya tekniken kan vindstötar och den totala vindhastigheten tas med i beräkningen.

“Drönaren mäter inte vind, den uppskattar vind baserat på indata den tar emot när den rör sig. Detta innebär att drönaren svarar på vindkraften, precis som när vi människor korrigera våra rörelser när vi utsätts för en stark vind”, säger Kayacan.

Forskningen slutfördes i samarbete med det Danska Hydrocarbonforsknings- och Teknologicentret vid DTU, och resultaten från projektet kommer att presenteras i maj 2020 vid den Europeiska Kontrollkonferensen.