Domů     Detekce kůrovce a další: FEL ČVUT představila inovace pro vzdušné roboty
Detekce kůrovce a další: FEL ČVUT představila inovace pro vzdušné roboty
29.4.2023

Skupina Multirobotických systémů působící na katedře kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT demonstrovala v jihočeském Temešváru výsledky vývoje nových technologií pro drony.

Šlo o detekce kůrovce, obranu proti nepřátelskému převzetí dronů a roje úzce spolupracujících vzdušných robotů.

Skupina Multirobotických systémů z ČVUT ukázala výsledky vývoje nových technologií pro drony. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
Skupina Multirobotických systémů z ČVUT ukázala výsledky vývoje nových technologií pro drony. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT

Při praktických letových ukázkách byla předvedena technologie zabraňující nepřátelskému převzetí kontroly nad dronem formou tzv. GPS spoofingu.

GPS Spoofing je inteligentní forma rušení, při níž dron obdrží falešné GPS signály šířené z nepřátelského vysílače a „uvěří“, že je na jiném místě.

Spoofingové útoky jsou stále častějším prostředkem manipulace zejména ve válečných konfliktech, jejich důsledkem může být zneužití a přesměrování vzdušných robotů nepřítelem k útoku na vlastní zařízení, případně lze drony tímto způsobem donutit k přistání tak, aby se ocitly v rukách protivníka.

V posledních letech byly zaznamenány stovky případů spoofingu a s rostoucím nasazením bezpilotních prostředků zejména na bojištích v Ukrajině roste význam adekvátní obrany proti nim.

GPS Spoofing je inteligentní forma rušení, signálů nepřítele. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
GPS Spoofing je inteligentní forma rušení, signálů nepřítele. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT

Řešení, které vzniklo ve skupině Multirobotických systémů, využívá palubních senzorů dronu a palubní umělé inteligence. „Vyvíjená metoda je schopna detekovat, že se dron odchýlí od původního zadání a začne se náhle chovat jinak.

Systém to vyhodnotí jako útok a přepne dron do režimu, ve kterém bude nepřátelské GPS souřadnice ignorovat a bude se při letu řídit podle palubní umělé inteligence a senzorů, které má k dispozici,“ vysvětluje princip obrany doc. Martin Saska, vedoucí skupiny Multirobotických systémů (MRS) FEL ČVUT. Druhá metoda ochrany proti GPS spoofingu, kterou skupina MRS ověřuje při letových zkouškách, spočívá ve vyfiltrování a zesílení původního GPS signálu tak, aby se dron řídil podle něj, a nenechal si vnutit falešné souřadnice od nepřítele.

Doc. Martin Saska, vedoucí skupiny Multirobotických systémů (MRS) FEL ČVUT. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
Doc. Martin Saska, vedoucí skupiny Multirobotických systémů (MRS) FEL ČVUT. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT

Roj plně autonomních dronů s palubní umělou inteligencí jako hejno ptáků

Skupina výzkumníků z Fakulty elektrotechnické ČVUT v tomto projektu dokáže zúročit zkušenosti z létání ve ztížených podmínkách bez GPS signálu v soutěžích, jako byla neoficiální olympiáda robotiků organizovaná americkou vládní agenturou DARPA v roce 2021 či MBZIRC v Abu Zabí, z jehož posledního ročníku v roce 2020 vzešla jako celkový vítěz.

Drony naprogramované vědci z Karlova náměstí světovou konkurenci převyšují nejvyšší mírou autonomie, díky níž ve vzduchu tvoří tým samostatných a současně spolupracujících robotů.

Ačkoli si během letu předávají minimum informací, jsou podobně jako hejno ptáků schopné zpracovávat vnější podněty a přizpůsobovat své chování změnám v okolním prostředí.

Obdobně jako ptáci využívají přítomnost ostatních robotů ve svém okolí a sdílenou inteligenci roje v místech, kde senzorické vybavení jedince nestačí a samostatně letící dron by selhal.

Schopnost létat v kompaktní dynamické formaci tvořené dvaceti autonomními drony byla rovněž předmětem letových ukázek v Temešváru poblíž Písku, kde bezmála sedmdesát robotiků z MRS na katedře kybernetiky FEL ČVUT v Praze s drony ve vzduchu ověřuje výsledky svého základního výzkumu.

Šlo o ojedinělou příležitost vidět výsledky jejich výzkumu při rozsáhlých praktických letových ukázkách, které lze realizovat jen v odlehlých oblastech mimo Prahu.

Roj plně autonomních dronů připomínají hejna ptáků. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
Roj plně autonomních dronů připomínají hejna ptáků. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT

Dron-lesník: Se speciální kamerou odhalí kůrovce už v raném stádiu napadení stromu

Příkladem konkrétní aplikace, ve které mohou drony zvládnout zadané úkoly mnohem rychleji a levněji než člověk, je metoda detekce stromů napadených kůrovcem.

Řešení, které ve skupině Multirobotických systémů vyvinula studentka magisterského studia programu Kybernetika a robotika Tereza Uhrová ve spolupráci se společnostmi Eurosecur a Fly4Future, využívá schopnost autonomního dronu letět lesem bez GPS. Skupina MRS dron vybavený sprejem pro označování napadených stromů v Temešváru předvedla při praktické letové ukázce.

Nasazení létajícího robotu uvnitř lesa využívá data, která byla získána druhým větším dronem vybaveným multispektrální kamerou, která z výšky snímá les a dokáže z této perspektivy identifikovat i pro člověka neznatelné odlišnosti v barevném spektru.

Přítomnost škodlivého brouka totiž vystavuje napadený strom stresu, který se začne projevovat v barvě jehličí už v počátečních fázích, kdy je jinak stávajícími metodami velmi obtížné jej odhalit.

Řešení vyvinula studentka magisterského studia programu Kybernetika a robotika Tereza Uhrová. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
Řešení vyvinula studentka magisterského studia programu Kybernetika a robotika Tereza Uhrová. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT

Strom, ve kterém se již škůdce zabydlel, je potřeba co nejdříve vyhledat, ošetřit nebo odstranit. A právě na tuto fázi dohledání konkrétního napadeného stromu se výzkumníci z MRS FEL ČVUT soustředí.

„Nejtěžší robotickou úlohou, kterou jsme v této aplikaci museli řešit, je přelet dronu z prostředí s GPS vně lesa dovnitř porostu mezi stromy, kde kvalita GPS signálu není dostatečná.

Dron se s využitím 3D lidaru a palubní inteligence dokáže uvnitř lesa lokalizovat, vyhýbat se překážkám a doletět na místo, kde se očekává výskyt napadeného stromu. Vlastní dohledání stromu probíhá s pomocí RGB kamery a neuronové sítě na palubním počítači.

Jakmile dron identifikuje znaky přítomnosti kůrovce (miniaturní otvory v kůře), autonomně jej označí barvou.  Lesník pak může jít najisto,“ shrnuje podstatu metody Martin Saska z MRS FEL ČVUT.

Strom, ve kterém se již škůdce zabydlel, je potřeba co nejdříve vyhledat. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
Strom, ve kterém se již škůdce zabydlel, je potřeba co nejdříve vyhledat. Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT

Metoda, kterou skupina MRS vyvinula ve spolupráci s komerčním sektorem, splňuje všechny předpoklady k reálnému nasazení – je rychlá, ekonomicky únosná (představte si, že by podobná inspekce lesa probíhala například z vrtulníku) a přesná, protože dron uvnitř lesa označí konkrétní strom a ne jen přibližnou lokalitu určenou v lese nepřesnou GPSkou, jak je tomu u současných řešení.

Foto: Petr Neugebauer, FEL ČVUT
Související články
Věda a technika
Rekordmani mezi rostlinami: Fascinující nej rostlinné říše
Znáte je? Nejmenší a největší rostliny světa, rostliny s nejdelšími listy, největšími květy či nejdelším jehličím, nebo třeba nejstarší rostlinu, jejíž věk je téměř pět tisíc let?  Představujeme vám rekordmany z říše rostlin, seznamte se. Obrovsky rozmanitý svět rostlin nás obklopuje v každém koutu světa. Rostliny nám i zvířatům poskytují potravu a kyslík, bez kterého […]
Věda a technika
Tuberkulóza: Módní guru, zabiják i cestovka
„Má drahá, kořím se vaší alabastrové pleti i útlému pasu. Jste ztělesněním krásy,“ šeptá obdivně mladý muž. „Oh, děkuji,“ zašeptá dívka a vykašle do kapesníčku trochu krve. Má tak rozmanité symptomy, že až do 19. století nikdo netuší, že jde o jednu a tutéž nemoc. To mění svými objevy až francouzský lékař René Laënnec (1781–1826) […]
Věda a technika
Chudák malý Albert: Experiment mu způsobí strach i ze Santa Clause!
Chvíli nesrozumitelně žvatlá, pak se převalí a jeho pozornost zaměstná sněhobílá laboratorní myš. Instinktivně po ní natáhne ruce, když místnost naplní hlasitý zvuk kladiva a kovové tyče. Dítě se leká a okamžitě propuká v pláč, jenže to je jen začátek! Vědci potvrzují své hypotézy všemožnými pokusy. Zatímco ruský psycholog Ivan Petrovič Pavlov (1849-1936) moří psy, jeho […]
Věda a technika
Proč máme škytavku?
„Škyt! Zase na mě někdo myslí!“ známou průpovídkou si lidé odůvodňují škytavku už v 17. století a říkáme to dodnes. I když dávno tušíme, že pravá příčina nejspíš bude jiná… Nádech, výdech. Dva základní a k životu nezbytné pohyby provádíme bez ustání celý cen, aniž bychom to vnímali. Přesněji nevnímáme je, dokud hladký průběh nekončeného […]
reklama
věda a technika
Kdo dosedne na Měsíc? Je tu velký souboj dvou miliardářů
Po dekádách útlumu, kdy se kosmické bádání zaměřovalo na vysílání sond a na zkoumání orbity nebo nejbližších planet, jsme se dostali do éry nových vesmírných závodů. Tentokrát však mezi sebou kromě velmocí soupeří také soukromé firmy. Která bude mít navrch? Zatímco ještě pár let nazpátek se nejčastěji skloňovalo jméno amerického podnikatele Elona Muska (⃰1971) a […]
Skutečně existuje jarní únava?
Dny jsou konečně delší, slunce začíná pěkně hřát, tráva se zelená, ptáci zpívají… a vy byste nejraději ani nevylézali z postele! Přepadla vás hrozná lenost! Anebo je to trochu jinak? Jarní únava může někdy působit jako hloupá výmluva. Zkrátka se vám nechce nic dělat. Pokud ale z pocitu vyčerpání máte závratě, nejste schopni se na […]
Dav a jeho psychologie: Má svou kolektivní mysl?
Člověk je tvor společenský a potřebuje se sdružovat do skupin, v nichž mizí pocity duševní prázdnoty a samoty. A je naprosto nepodstatné, jestli se jedná například o demonstraci, posezení s přáteli či společné sportování. Anglický filozof a fyziolog Wilfred Trotter ve své knize „Instinkty stáda během míru a války“ píše, že člověk je přístupnější hlasu […]
Zrádný jet lag: Co se při něm děje a jak mu předejít?
Že je vůně dálek opojná? Vaše tělo by asi úplně nesouhlasilo. Časová pásma totiž dokáží v jeho biorytmu udělat pořádný guláš. A to pak místo vysněné dovolené řešíte klížící se víčka, hlavu jako střep a stávkující žaludek. Tzv. jet lag neboli pásmová nemoc sice není nic, co by mělo cestovatele ohrožovat na životě, na druhou […]
reklama
věda a technika
Zvíře nebo rostlina? Plž, co krade chloroplasty
Co takhle dát si zelené smoothie? Pozvání by určitě neodmítl zadožábrý plž Elysia chlorotica, který překvapí vědce svou unikátní schopností: Chloroplasty totiž nestráví, ale nechá si je. A dokáže je používat. Tenhle maličký tvoreček tak může až 10 měsíců fungovat doslova na solární pohon!   V angličtině si vyslouží přezdívku „mořský slimák na solární pohon“. […]
Ožije vyhynulý blboun nejapný v rukou vědců?
Nejdřív je, pak dlouho není a teď by zase mohl být. Dronte mauricijský je jedním ze zvířat, které v současnosti už můžete vídat jen na stránkách odborných publikací. Patří totiž do kategorie „vyhynulá“. Při troše štěstí a odborného umu ale může znovu ožít. Je to dozajista nejslavnější vyhynulý pták. I když nelítá. Křídla mu zakrní […]
Revoluce v lékařství. Před 45 lety se narodilo první dítě ze zkumavky
25. červenec 1978 se do historie lékařství zapsal tučným písmem. V tento den se narodilo první dítě, počaté mimo tělo matky. Do té doby šlo o nevídanou věc, která však během následujících desetiletí umožnila otěhotnět řadě žen, které z jakýchkoliv důvodů nemohly počít přirozenou cestou. Za obrovským úspěchem stáli dva muži – gynekolog Patrick Steptoe […]
Duhový blahovičník: Kůra jako umělecké dílo
Pokud tento strom uvidíte na fotografii, nenapadne vás nic jiného, než že snímek prošel zdařilými úpravami. Kdo si může prohlédnout duhový blahovičník na vlastní oči, obvykle je to láska na první pohled. Jeho kůra hraje všemi odstíny a tvoří fascinující barevné divadlo. Překrásný duhový blahovičník, jehož oficiální český název je blahovičník oloupaný (Eucalyptus deglupta) je […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Značka Goldbergh představila svou novou fitness kolekci v Miami stylu
iluxus.cz
Značka Goldbergh představila svou novou fitness kolekci v Miami stylu
Značka Goldbergh, oblíbená mezi milovníky sportovního oblečení, s hrdostí představuje svou nejnovější fitness kolekci. Tento rok je poprvé obohacena o kompletní řadu oblečení pro resort wear, což přin
Lečo v modernějším provedení
nejsemsama.cz
Lečo v modernějším provedení
Papriky, rajčata a samozřejmě vejce, to v leču nesmí chybět. My přidáme ještě spoustu bylinek. Suroviny: 4 vejce 1 červená paprika 2 stroužky česneku 100 g rajčatového protlaku 1 konzerva loupaných rajčat sůl, pepř 1 menší cibule hrst čerstvé petrželky hrst čerstvého koriandru 1 lžička mleté uzené papriky 2 lžíce olivového oleje Postup: V pánvi na oleji nechte
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Do hlubin jeskyně Výpustek: Ukrývá největší krasové jezero u nás?
epochalnisvet.cz
Do hlubin jeskyně Výpustek: Ukrývá největší krasové jezero u nás?
Před badatelem Josefem Urbánkem leží právě dokončená mapa. Zakreslená je na ní také obří vodní plocha. Urbánek totiž ve 20. a 30. letech minulého století postupně prozkoumal záhadnou jeskyni Výpustek. Údajně v ní objevil také přírodní unikát. Po něm se ale úplně slehla zem. Existuje vůbec a může nás k němu mapa přivést?   Rozlehlými prostorami
Bude Vondráčková tančit ve Stardance?
nasehvezdy.cz
Bude Vondráčková tančit ve Stardance?
Další řada taneční show StarDance se nezadržitelně blíží. Postupně se odkrývá, kdo z řady známých osobností v ní bude tančit. Jednou z účastnic má být podle internetových médií herečka ze seriálu U
Oddanou lásku utnula gilotina
historyplus.cz
Oddanou lásku utnula gilotina
Na popravčí pódium vstupuje s hlavou pyšně vztyčenou, ale vzápětí ho dostihne zpráva o uvěznění milované manželky. Hrdý revolucionář se mění v lidskou trosku, která se bude marně vzpírat katům. Velká francouzská revoluce prochází další fází. Její největší osobnosti se názorově štěpí. V nově zřízeném Národním konventu mají hlavní slovo girondisté, některým jejich dosavadním spolubojovníkům však připadají příliš
Záviděla mi i cizího tatínka
skutecnepribehy.cz
Záviděla mi i cizího tatínka
Byly jsme sestry i kámošky. Pak jsme vyrostly. A naše cesty se začaly rozcházet, když šlo o peníze. Dodnes nechápu, proč se tak změnila. I když… Změnila. Ona byla vždy na peníze, ale mě se až tak nedotýkalo, když šmelila nějaký koruny, co jí dala máma na svačiny. Nikdy by mě však nenapadlo, že naši rodinu může něco až
Opékané španělské papričky
tisicereceptu.cz
Opékané španělské papričky
Ve Španělsku se konzumují jako předkrm. Vy si je můžete vychutnat třeba jako přílohu k masu. Suroviny 250 g čestvých papriček Pimientos de Padrón hrubozrnná (uzená) sůl kvalitní olivový olej
Děti se připravují na nové učitele. Budou jimi chatboti
21stoleti.cz
Děti se připravují na nové učitele. Budou jimi chatboti
Umělá inteligence je tu, ať se to někomu líbí nebo ne. Nabízí přehršel možností, ale také ukrývá nemálo čertových kopýtek. A tak je tomu i v oblasti vzdělávání. Sal Khan, výkonný ředitel Khan Academy
Vytvořte si svou rustikální nádobu
panidomu.cz
Vytvořte si svou rustikální nádobu
Zahradní koryta a kamenné nádoby jsou dnes velmi módní. Ale trh je prakticky vyčerpaný a nedají se téměř sehnat. Udělejte si jejich imitaci, která je téměř k nerozeznání od originálu. Ozdobte se zahradu vlastnoručně vyrobenými nádobami z umělého kamene. Můžete si ho udělat sami. Z hmoty, které se říká hypertufa. A co víc, můžete si vymyslet, jaký bude
Masakr z ostrova Öland: Kdo má na svědomí desítky mrtvých?
enigmaplus.cz
Masakr z ostrova Öland: Kdo má na svědomí desítky mrtvých?
Jak scéna z amerického seriálu Hra o trůny vypadá podivný výjev, který zkoumají archeologové na švédském ostrově Öland. Důvodem je nalezení ostatků téměř tří desítek mužů, kteří zemřeli za více než po
Archeopark Modrá: Jak to vypadalo v dobách Velkomoravské říše?
epochanacestach.cz
Archeopark Modrá: Jak to vypadalo v dobách Velkomoravské říše?
Jak to vypadalo v dobách Velkomoravské říše, o tom se můžeme přesvědčit jen kilometr od poutního areálu ve Velehradě, v Archeoskanzenu Modrá. Představuje opevněné sídliště z dob Velké Moravy vybudované na základě skutečných archeologických nálezů přímo ze zdejší lokality. Prostor je členěn do několika tematických celků. Fortifikační část se věnuje typům dobových opevnění od hradeb ze dřeva a