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無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具
韋伯縣治安官搜救隊的邁克爾·西蒙斯(左)和凱爾·諾德福斯(右)在猶他州奧格登進行野外訓(xùn)練時，正在準(zhǔn)備一架無人機。他們將在派遣人員之前用空中交通工具對該地區(qū)進行掃描。驚慌失措的家長們撥打911報告說，一個孩子從州立森林露營地走失了。一場意想不到的風(fēng)暴將獵人困在荒野保護區(qū)的深處。僅2017年，美國國家公園管理局就記錄了近3500次搜救任務(wù)。當(dāng)有人失蹤時，速度是至關(guān)重要的，因此搜索協(xié)調(diào)人員往往會動用一切可用的工具：志愿者、受過氣味訓(xùn)練的狗、馬和各種車輛經(jīng)常涌入該地區(qū)。無人機似乎是節(jié)省寶貴時間和資源的一種顯而易見的方式，但問題是，這些無人機(uav)仍然需要與人類更有效地合作，才能真正發(fā)揮作用?，F(xiàn)在，隨著夏季戶外活動季節(jié)的臨近，弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員(得到了美國國家科學(xué)基金會150萬美元的資助)正在開發(fā)算法和機器學(xué)習(xí)工具，以便更好地利用天空中的這些眼睛。
首先，無人機應(yīng)該從哪里開始尋找目標(biāo)。為了找到縮小范圍的方法，弗吉尼亞理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與機械系的助理教授妮可阿貝德(Nicole Abaid)使用算法開發(fā)了一個數(shù)學(xué)模型，來研究人類在這種情況下的行為。阿貝德說：“患有癡呆癥的人，當(dāng)他們迷路的時候，他們的行為會與孩子或沮喪的人明顯不同?！?
她向搜索理論研究員羅伯特·j·科斯特(Robert J. Koester)尋求數(shù)據(jù)來支持算法?？扑固卣f，他在2008年出版的《迷失者的行為》(Lost Person Behavior)一書中使用了14萬多份搜索和救援事件報告中的信息。在成為新項目的顧問之前，他已經(jīng)創(chuàng)建了一組預(yù)測工具來幫助協(xié)調(diào)員縮小搜索參數(shù)?！拔乙呀?jīng)能夠創(chuàng)建模型，潛在地預(yù)測失蹤的人將要做什么，”科斯特說。阿貝德把他的歷史數(shù)據(jù)納入自己的數(shù)學(xué)模型。阿貝德解釋說：“這個模型會生成一條軌跡，就像我們認為迷路的人會走的那條路?！?
弗吉尼亞理工大學(xué)工程學(xué)院布拉德利電氣和計算機工程系的助理教授、研究小組組長瑞恩·威廉姆斯說，這個模型可以幫助指導(dǎo)搜救行動。威廉姆斯說：“如果我們知道這個人從哪里開始，最后一次被發(fā)現(xiàn)是什么時候，我們就能更好地預(yù)測他們可能去了哪里，并部署無人機和人員更好地覆蓋這些地區(qū)?！薄拔覀兛梢陨捎幸饬x的地圖，人類搜索者可以在搜索開始時使用這些地圖做出更好的決定。”
韋伯縣治安官的搜救隊在猶他州奧格登的野外訓(xùn)練演習(xí)中等待無人機完成初步的野外調(diào)查。搜索行動通常使用多種資源，包括無人機、K9設(shè)備和地面搜索人員。無人機操作員可以把注意力集中在一個可能的區(qū)域，理論上比地面部隊偵察得更快。但是他們實際上可以收集太多的信息；在一次飛行中，無人機可以利用可見光、熱成像和遙感激光雷達捕捉圖像。分析這一切可能會在時間最緊迫的時候拖慢救援隊的速度?！拔覀儾幌胗脭?shù)據(jù)淹沒搜索者，”威廉姆斯說。“他們想要的答案?！?
因此，威廉姆斯和他的團隊也在開發(fā)機器學(xué)習(xí)工具，以便快速挖掘原始數(shù)據(jù)，獲得有價值的有用信息。威廉姆斯說：“例如，我們可以訓(xùn)練一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(一組模擬人類大腦的算法)來分析熱數(shù)據(jù)，區(qū)分鹿、熊或人的輪廓，并建議搜索者應(yīng)該檢查的地方?！痹撓到y(tǒng)可以將這些輸入，以及地面搜索人員發(fā)現(xiàn)的任何線索，與Abaid的人類行為模型結(jié)合起來。這可以確定一個失蹤的人最有可能在哪里被找到，但如果失敗了，飛行器可以嘗試另一個位置。
”一個自動化系統(tǒng)可以處理高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，然后再加工所以很少有場景的數(shù)據(jù)后第一個(場景)失敗后，”約翰說Sohl,國家山地救援協(xié)會的成員和韋伯縣治安官的搜救隊在奧格登，猶他州，誰沒有參與這項研究。
當(dāng)然，這樣的自動化系統(tǒng)將補充該領(lǐng)域的人員，而不是取代他們。維吉尼亞理工大學(xué)的研究小組還在為現(xiàn)場工作人員開發(fā)背包，以便攜帶能夠處理無人機數(shù)據(jù)的輕型計算機，以及用于與機載無人機通信的設(shè)備。威廉姆斯說：“由于真正的搜索是在大面積范圍內(nèi)進行的，這個背包可以進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析，而不是把所有東西都送回基地。”
數(shù)據(jù)處理并不是阻止無人機完全取代地面救援人員的唯一技術(shù)限制。另一個是對“視線”控制的要求：操作人員必須時刻保持無人機在視野內(nèi)，以便操縱它們，這限制了搜索區(qū)域的大小。即使是當(dāng)今最節(jié)能的無人機，電池續(xù)航時間一般也不到60分鐘。換新的會浪費寶貴的搜索時間。
為了了解這些問題將如何影響無人機的使用，弗吉尼亞理工大學(xué)的團隊計劃在實際的搜索和救援行動中使用他們的系統(tǒng)。但是由于他們的工作——包括背包的硬件、數(shù)字模型、用戶界面和計算架構(gòu)——還在開發(fā)中，他們要到明年才會開始實地測試。
如果這一自主系統(tǒng)能在該領(lǐng)域證明自己，它可能會讓無人機對協(xié)調(diào)員更有幫助，比如馬克埃格曼(Mark Eggeman)。2017年，埃格曼在弗吉尼亞州緊急管理部門(Department of Emergency Management)領(lǐng)導(dǎo)了113項搜救行動(他沒有參與弗吉尼亞理工大學(xué)的研究)?！靶畔绊懩愕乃阉饔媱潯Ｎ覀兯茏龅娜魏渭涌煨畔@取速度的努力，都將對我們?nèi)绾尾渴鹳Y源和資產(chǎn)產(chǎn)生影響，”他表示。
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