Инженеры из Пенсильванского университета (США) представили инновационную систему HoloRadar, которая наделяет роботов способностью обнаруживать объекты и людей, находящихся вне зоны прямой видимости устройства. В отличие от традиционных камер и лидаров, способных фиксировать объекты исключительно в своей зоне видимости, HoloRadar использует принципиально иной подход - радиоволны.
Радиоволны в отличие от ряда других электромагнитных волн (инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение) имеют большую длину волны (от миллиметровых до сверхдлинных радиоволн). Благодаря своей большей длине они способны огибать препятствия (явление дифракции) и предсказуемо отражаться от стен, так как неровности поверхностей меньше длины волны. Это свойство делает радиоволны идеальным инструментом для «зондирования» скрытых пространств и восстановления невидимой сцены по множественным отражениям.
В ходе разработки проекта исследователи предсказуемо столкнулись с классической проблемой многократного отражения радиоволн. Один сигнал может вернуться к датчику несколькими путями, создавая сложную картину с дублирующимися отражениями. Для решения этой проблемы инженеры использовали алгоритмы ИИ, сочетая машинное обучение и физические модели.
На первом этапе алгоритм улучшает разрешение радиосигнала и выделяет отдельные отражения. Затем физическая модель, реконструируя путь отдельного сигнала, вычисляет истинное положение объектов, воссоздавая скрытые детали сцены, будь то человек, предмет интерьера или другое препятствие.
В некотором смысле, задача похожа на попытку ориентироваться в комнате, полной зеркал. Вы видите множество копий одного и того же объекта, отраженных в разных местах. Самое сложное здесь - понять, где эти объекты находятся на самом деле. Наша система, используя законы физики, способна успешно выполнить эту задачу.- сказал Цзитун Лан, аспирант кафедры электротехники и системотехники.
Главным преимуществом HoloRadar является его полная независимость от условий освещения. Система одинаково эффективно работает в полной темноте и при ярком свете, где традиционные оптические системы могут давать сбой.
Система HoloRadar уже была успешна протестирована на мобильном роботе в реальных условиях. По мнению разработчиков, новая система не призвана заменить существующие технологии, такие как LiDAR, а скорее дополнить их, предоставляя роботу дополнительную информацию об окружающем мире.
Долгосрочная цель проекта - дать роботам возможность безопасно, эффективно и интеллектуально функционировать бок о бок с людьми в сложной и динамичной среде.
Источник: University of Pennsylvania