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.

reklama

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.

Zdroje informací a fotografie
reklama

Související články
Věda a technika
Starý dobrý vypínač: Z jakých důvodů se světlo zapíná právě takhle?
Stačí jediný pohyb prstu a místnost se zalije světlem. Vypínač patří k nejběžnějším předmětům v domácnosti, přesto jeho podobu, umístění i způsob ovládání provází překvapivě zajímavý příběh. Když se elektřina stěhuje do domácností, nemění totiž jen způsob osvětlení. Učí člověka novému každodennímu rituálu. Ještě před nástupem elektřiny lidé rozsvěcují plynové lampy otáčením malého kohoutku. Když […]
Věda a technika
Proč se nám chce spát po vydatném obědě? Za ospalostí není jen plný žaludek
Zná to téměř každý. Dojíme poslední sousto, opřeme se o židli a najednou máme pocit, že bychom nejraději zavřeli oči a na chvíli zmizeli ze světa. Odpolední ospalost přitom není pouhým důsledkem přejedení. Svou roli hrají biologické hodiny, hormony, složení jídla i signály, které si mezi sebou posílají střeva a mozek. Proč nás po obědě […]
Věda a technika
Pro lásku k moři: Co dalo lidem svobodu pod vodní hladinou?
Ještě v prvních desetiletích 20. století bylo potápění spojeno s těžkou objemnou výstrojí.  Neforemné skafandry s přilbami byly závislé na dodávce vzduchu z hladiny. Pak však přišel zlom, který cestu do světa pod vodní hladinou zpřístupnil i pro laiky. Ba co víc, poskytl jim netušenou svobodu! V době druhé světové války se ve Francii zrodil […]
Věda a technika
Ferrari: červená nádhera
Když se narodí, cesty patří povozům s koňmi. Nikdo nečeká, že by se mělo něco změnit. Pak se tu a tam objeví automobil. Jeden, dva… a vůně motoru je omámí. Najednou chtějí také v ruce držet volant, závodit, osedlat si tu neskutečnou sílu. Ti nejšikovnější se navždy zapíší do dějin. Rachot motorů na závodním okruhu je ohlušující. […]
svět zločinu
Bhópálská katastrofa: Smrtící mrak bez zápachu
Nerezová ocel? Drahé, použijte normální. Chladicí systém, který spálí energii v hodnotě 70 dolarů denně? Zastavit! A skutečně… Společnosti Union Carbide vyrábějící pesticidy, která se rozhodne po vzoru své první továrny v Západní Virginii vybudovat druhou fabriku v indickém Bhópálu, se podaří sérií škrtů srazit náklady oproti první stavbě o 8 000 000 dolarů! Na […]
Otisky prstů: Kdy detektivové zjistili, že každý člověk zanechává svůj podpis?
Zločinec může změnit účes, oholit si vousy, nasadit falešné jméno, a dokonce se pokusit zamaskovat svou tvář. Jenže na konečcích prstů si nosí něco, co se falšuje mnohem hůř. Nenápadné rýhy, obloučky a spirály jsou totiž u každého člověka jedinečné. Lidstvo si jejich existence všímá už tisíce let, ale trvá překvapivě dlouho, než kriminalisté pochopí, […]
Počítač jako místo činu: Jak vznikla digitální kriminalistika
Moderní pachatel nemusí na místě činu zanechat jedinou kapku krve ani otisk prstu. Stačí mu počítač, mobilní telefon nebo připojení k internetu. Právě tam může zůstat neviditelná stopa, která vyšetřovatele dovede k pravdě. Digitální kriminalistika, obor na pomezí počítačové vědy a klasické detektivní práce, se stal nepostradatelnou součástí pátrání po pachatelích. Ještě v první polovině […]
Když se z much stali pomocníci kriminalistů
Moucha bzučí, larva se krmí a kriminalista má o jednu stopu navíc. Hmyz, který většina lidí odhání od oběda, totiž dokáže vyšetřovatelům napovědět, jak dlouho leží mrtvé tělo na místě. Zrod forenzní entomologie přitom provázejí středověké příběhy, překvapivé objevy i důležité varování: ani ta nejpilnější muší rodinka neumí vystavit úmrtní list s přesným datem a […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz