Grupa za autonomne sisteme u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž Ministarstva energetike je veoma tražena jer uključuje daljinsko ispitivanje u projekte kojima je potrebna perspektiva iz ptičje perspektive.
Kada je u pitanju prikupljanje podataka za istraživanje životne sredine i nacionalne bezbednosti, tim šalje svoje specijalizovane dronove na mesta do kojih je teško doći, poboljšavajući kvantitet i kvalitet informacija dostupnih istraživačima.
Matt Larson iz ORNL-a, istraživač sistema bez posade, doveo je savremenu tehnologiju autonomnog leta u decenijama star istraživački izazov: živa u životnoj sredini.
Istraživači životne sredine u Oak Ridžu u Tenesiju već nekoliko decenija prate nivoe žive u lokalnim tokovima. Živa je globalni zagađivač koji utiče na više tokova u i blizu rezervata Oak Ridž. Vodeni mikrobi koji žive u perifitonu, složenoj zajednici algi, bakterija i detritusa koji se formira na dnu potoka, pretvaraju ga u toksičniju i bioakumulativniju metil živu. Dronovi se koriste za mapiranje distribucije i obilja perifitona kako bi se poboljšalo razumevanje metilacije žive u tokovima.
Dronovi mogu da koriste kamere i druge senzore za prikupljanje informacija o Zemlji, pronalazeći stvari koje istraživač pešice možda neće moći da vidi.
„Dronovi su odličan način za prikupljanje podataka daljinskog istraživanja i geoprostornih podataka“, rekao je Larson. „Možemo da koristimo hiperspektralne senzore, LiDAR (detekcija svetlosti i dometa) i druge senzore na dronu da bismo mapirali skoro ceo tok, modelirali ono što vidimo i pomogli istraživačima da procene gde su žarišta. Hiperspektralni senzori se koriste za detekciju širokog spektra svetlosti u mnogo različitih spektralnih opsega kako bi pomogli u identifikaciji i karakterizaciji materijala, dok LiDAR koristi lasersko svetlo koje se odbija od površina za precizno merenje područja.
Za ovaj projekat, Larson je napunio jedan dron sa četiri komercijalno dostupna senzora. Raznolikost senzora čini njegovu vazdušnu platformu jedinstvenom, omogućavajući prikupljanje različitih tipova podataka u jednom letu bez potrebe za zamenom opreme.
Ali svaki senzor dodaje težinu avionu, što smanjuje vreme koje može da ostane u vazduhu.
Endrju Dankan, vođa ORNL-ove grupe za autonomne sisteme, rekao je da svaki dron ima slatku tačku u ravnoteži između težine koju može da nosi i vremena kada može da leti. Kamere, ugrađeni računari, GPS prijemnici, okvir drona, baterije i drugi senzori dodaju masu platformi.
„Dodavanjem veće težine, smanjujete odnos potiska i težine aviona i na kraju gubite vreme leta“, rekao je Dankan. „Želimo da maksimalno povećamo vreme leta. Tekući istraživački napori u ORNL-u, kao što su solid-state baterije i drugi napredak u životnom veku baterija, poboljšaće performanse aviona u budućnosti.
Dankanov tim često pravi prilagođene senzore – kao što je paket senzora za otkrivanje radiološkog materijala – da bi koristili prilagođene dronove. Kada prava platforma za datu misiju nije komercijalno dostupna, tim dizajnira i gradi tačno ono što mu je potrebno da bi ispunio svoju misiju. Koristeći ORNL-ove mogućnosti 3D štampanja, tim pronalazi pravi lagani i izdržljivi materijal za prilagođavanje šasije.
Kada je tim za autonomne sisteme spreman za sledeći izazov, oni učitavaju prikolicu za mobilnu komandu — nedavnu investiciju ORNL-a — i odlaze. Sa velikim inventarom letelica bez posade, oko 80 različitih letelica, timu je potreban efikasan način da svoju opremu i komunikacije dospe na lokaciju.
„Naša prikolica za sisteme bez posade omogućava nam da odemo na terensku vežbu, da budemo potpuno samodovoljni i da izvršimo sve naše prikupljanje podataka“, rekao je Dankan. Prikolica ima radne stanice sa pristupom kompletnom komunikacionom paketu koji se povezuje sa satelitima i FirstNet ćelijskom komunikacijom, prioritetnom ćelijskom mrežom vlade. Sa sposobnošću da generišemo energiju, „možemo da obavimo sve naše umrežavanje i da budemo samostalni“, rekao je Dankan.
Tim je odneo trejler u Čikago na tronedeljni događaj prikupljanja podataka. Januar u Čikagu obezbedio je okruženje koje je timu bilo potrebno za prikupljanje video zapisa i slika tokom zimskog vremena — a nova trejler je zagrejala tim. „Jednog dana je bilo hladno od 10 stepeni“, rekao je Dankan. „Ranije smo imali kombi i postavljali smo šatore. Imamo posvećen tim, a sada im je malo udobnije kada lete.“
Kako se potraga za boljim letom nastavlja, grupa se takođe okreće novoj granici: vodi.
U toku je nova inicijativa za poboljšanje bezbednosnog položaja nacije ispod talasa. Radioaktivni materijal je najpodložniji neovlaštenom pristupu ili krađi kada se kreće sa jednog mesta na drugo. Trenutno postoji ograničena mogućnost otkrivanja da li se ovaj materijal ilegalno premešta pod vodu. Larson predvodi projekat koji koristi bezbednosne koncepte od kopnenog transporta za poboljšanje svesti o situaciji sa autonomnim podvodnim vozilima.
Nuklearna postrojenja se uvek nalaze uz vodu“, rekao je Larson. „Podvodni senzori bi se mogli koristiti za povećanje bezbednosti i sigurnosti plovnih puteva u blizini nuklearnih objekata kako bi se otkrilo curenje ili nadgledalo da neko pokušava da pristupi objektu.
U vazduhu, na zemlji ili pod vodom, Dankan i njegov tim spremni su da se nose sa teškim problemima. „Volimo da razvijamo novu tehnologiju koja uključuje primenu radnih tokova i arhitekture podataka“, rekao je on.
