Дослідники з Федеральної політехнічної школи Лозанни розробили алгоритм автономного польоту для дронів, який дозволить створити безпілотне аеротаксі досить комфортне для людей-пасажирів. Робота дослідників опублікована в журналі, а короткий її виклад наводить IEEE Spectrum. Для того, щоб пасажири могли з комфортом літати на безпілотних аеротаксі, швейцарці додали в алгоритм автономного польоту можливість регулювання ривків.
Багато компаній, що випускають безпілотні літальні апарати, займаються і розробкою систем ухилення від зіткнень для них. Прототипи цих систем вже працюють досить ефективно. При цьому для встановлення на перспективні безпілотні апарати, на яких планується перевозити пасажирів, такі системи абсолютно не підходять. Справа в тому, що для уникнення зіткнень дрони з такими системами можуть перевертатися в повітрі, різко гальмувати, прискорюватися і маневрувати.
Дослідники з Федеральної політехнічної школи Лозанни дійшли висновку, що хоча нові системи і дозволяють в широких межах налаштовувати інтенсивність гальмування, швидкість і крутизну маневрів, вони все одно не дозволяють домогтися комфортного польоту з точки зору пасажира. Справа в тому, що такі алгоритми не мають налаштувань для ривків - набору або скидання швидкості за короткий проміжок часу. Між тим, саме відсутність ривків, на думку дослідників, значною мірою впливає на комфорт пасажирів.
У своєму дослідженні швейцарці використовували стандартний алгоритм оптимального обопільного уникнення зіткнення (Optimal Reciprocal Collision Avoidance, ORCA). Цей алгоритм розроблявся Університетом Північної Кароліни в Чапелл-Хілл і був вперше представлений в 2011 році. Зараз вихідний код алгоритму поширюється вільно, його можна завантажити на GitHub. Алгоритм ORCA використовується не тільки в системах для дронів, але і для управління комп'ютерними персонажами в іграх, наприклад, Crysis 2 або Warhammer 40.000.
Алгоритм ORCA дозволяє задавати для дронів кілька параметрів, включаючи крейсерську швидкість, час прогнозу а також небезпечну і безпечну дистанції. У польоті дрони, обладнані системами ухилення від зіткнення під управлінням ORCA, постійно обмінюються один з одним даними про маршрут польоту, швидкість і просторове положення. На підставі цих даних кожен апарат прораховує своє положення і положення інших апаратів на кілька секунд вперед.
Якщо розрахована ORCA траєкторія дрона перетинається з траєкторією польоту іншого апарату, алгоритм коригує швидкість польоту і положення апарату в просторі. Працюючи на кожному з апаратів у загальному повітряному просторі алгоритм дозволяє їм уникати зіткнень і навіть потрапляння один одного в свої задані зони безпеки. В іграх ORCA може керувати тисячами об'єктів, не дозволяючи їм стикатися. В реальності роботу алгоритму перевіряли на декількох десятках дронів.
Дослідники додали до стандартного алгоритму ORCA новий параметр jerk. Тут використовується гра слів, оскільки слово має декілька значень. У техніці цей термін позначає ривок, а зі сленгу це слово можна перекласти як «придурок», «негідник». Швейцарці припустили, що параметр jerk слід зробити налаштовуваним, щоб пасажир сам визначав для себе допустимий рівень комфорту при різких прискореннях. Загалом параметр обмежує саме перевантаження, що виникають при ривках - різких уповільнення або прискорення.
Швейцарці провели випробування доопрацьованого алгоритму ORCA на десяти дронах. На випробуваннях апарати були вишикувані в повітрі кільцем. Їм дали завдання помінятися місцями пролетівши через уявний центр кільця. Якби безпілотники не були оснащені ORCA, в центрі вони б всі неодмінно зіткнулися. Завдяки доопрацьованому алгоритму дрони не тільки успішно виконали завдання, але при цьому при коригуванні швидкості і маневруванні не здійснювали ривків.
Сьогодні багато компаній у світі займаються розробкою концептів і проектів аеротаксі - спеціальних легких літальних апаратів, які можна буде використовувати для перевезення пасажирів всередині міст і в передмісті. Такого класу літальні апарати, наприклад, має намір використовувати американська компанія Uber Technologies. За попередніми оцінками, перші польоти аеротаксі почнуть виконувати в 2020-2025 роках. При цьому такі літальні апарати будуть пілотованими.