DARPA的快速轻量级自主权（FLA）课程最近完成了第2阶段飞行试验，展示了先进的算法，旨在将小型空气和地面系统变成团队成员，这些算法可以自主地对人类自主执行危险的任务 - 例如在敌对城市环境中进行持久性侦察，或者搜索幸存者的损坏结构地震。
建立第一阶段飞行测试2017年，研究人员改进了他们的软件，并调整了商用传感器，以实现更小、更轻的四轴飞行器更好的性能。在佐治亚州佩里的守护者中心训练设施的模拟城镇进行的空中测试显示，在城市室外和室内自主飞行场景中都取得了重大进展，包括:
- 在多层建筑之间以更快的速度飞行，在狭窄的小巷中穿行，同时识别感兴趣的物体;
- 飞过一个狭窄的窗户，进入一个建筑物，然后沿着走廊搜索房间，创建一个内饰的3d地图;和
- 确认身份，从一段楼梯上下来，从一扇打开的门出来。
2015年开始，FLA应用研究计划专注于开发先进的自主算法 - 从重量轻量级Quadcopter获得高性能所需的智能软件，该智能软件在船上有限的电池电量和计算机处理能力。迄今为止已经在空气车上展示了FLA的算法，但它们也可以用于小型轻质地面车辆。
“杰出的大学和行业研究团队致力于FLA的优化算法，在不太遥远的未来，可以将轻型、商用现成的空中或地面无人飞行器转变为有能力的操作系统，一旦你提供了大致的航向、旅行距离，以及需要搜索的具体项目，”DARPA项目经理J.C. Ledé说。“配备FLA算法的无人系统不需要远程飞行员，不需要GPS导航，不需要通信链路，也不需要预先编制的区域地图，机载软件、轻量级处理器和低成本传感器可以实时自主完成所有工作。”
FLA的算法可以在战场上形成有效的人机团队，小型空中或地面车辆可以作为自动搜索未知环境的侦察员，并将有用的侦察信息带回给人类团队成员。Ledé说，如果不需要与运载火箭的通信连接，敌方通过无线电传输探测到部队存在的机会就会减少，这进一步增加了安全性。这在搜索和救援场景中可能特别重要，在这种场景中，美国空军装备的平台可以在敌方线后的无线电静默中搜索被击落的飞行员或机组人员。
在第2阶段，来自马萨诸塞州理工学院的工程师团队和德拉伯实验室减少了船上传感器的数量，以减轻其空气车辆的速度更高。
“这是轻量级的自治计划，所以我们试图将传感器有效载荷尽可能光，”麻省理工学院/德珀团队的联合领导者尼克罗伊说。“在第1阶段我们在平台上有各种不同的传感器来告诉我们环境。在第2阶段，我们真的加倍，试图用一张相机尽可能多地做。“
团队任务的一个关键部分是为了空中车辆，不仅可以在地理上准确的地图，因为它遍历了城市景观，而且是一个语义的地图。
“由于车辆使用传感器来快速探索和导航在未知环境中的障碍物，因此它不断创建一个地图，因为它探讨并记得它已经成立的任何地方，所以它可以返回到起点，”Jon怎么样，另一个麻省理工学院/德珀团队联合领袖。
车载计算机利用神经网络识别道路、建筑、汽车和其他物体，并在地图上进行识别，同时提供可点击的图像。人类团队成员可以在任务完成后从机载处理器下载地图和图像。
此外，麻省理工学院/德雷柏团队还利用一款名为Android战术攻击工具包(ATAK)的手持应用程序同步飞行器收集的数据，该应用程序已经部署在军队中。利用飞机上可选的Wi-Fi连接(队员可以根据需要打开或关闭)，飞行器可以发送感兴趣物体的实时图像。在飞行测试中，研究人员成功地演示了在模拟城镇周围不同位置的汽车的自动识别。在开启“探索模式”后，飞行器通过Wi-Fi实时提供可点击的高分辨率图像来识别车辆的位置，并以覆盖在手持设备上的ATAK地理空间数字地图上的方式显示。
来自宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的另一组研究人员减小了飞行器的尺寸和重量，以便能够在狭小、杂乱的室内空间自动飞行。宾夕法尼亚大学的飞机从外面起飞，识别并飞越二楼只有几英寸宽的窗户开口，沿着走廊寻找打开的房间进行搜索，发现了一个楼梯井，然后下到一楼，然后从后面的一扇打开的门出来。
该平台减轻了重量和尺寸带来了新的挑战，因为第1阶段中使用的传感器和电脑对于较小的车辆来说太重了。
“我们最终开发了一种新的集成单板计算机，它容纳了我们所有的传感器和计算平台，”宾夕法尼亚大学团队负责人卡米罗·j·泰勒(Camillo J. Taylor)说。“在第二阶段，我们试飞了一架飞行器，它的尺寸大约是前一架的一半，重量也减轻了一半多。我们能够使用商业可用的处理器，对整个计算负载只需要很少的电力。”
Upenn车辆的一个关键特征是它可以创建一个详细的空间3D地图的能力，避免障碍和飞行楼梯间的能力。
“这在室内环境中非常重要，”泰勒说。“因为你需要思考的不仅仅是世界的某一部分，你还需要思考高于你的，低于你的。你可能需要绕着桌子或椅子飞，所以我们不得不建立一个完整的三维表现。”
根据泰勒的下一步是将更多计算包装到更小的平台上，可能为部队或第一个响应者提供智能无人机，这足以适合手掌。
FLA项目中开发的算法将移交给陆军研究实验室，以进一步开发潜在的军事应用。
提交：航空+国防
