Дроны выходят на новый уровень миниатюризации

В последние годы специалисты работают над минитюаризацией беспилотных летательных аппаратов, создавая экспериментальные модели размером со шмеля, оснащенные еще более маленькими датчиками и камерами. До сих пор им удавалось миниатюризировать почти каждый элемент БПЛА, за исключением источника питания.

Стандартные вычислительные чипы для квадрокоптеров и других аналогичного размера дронов обрабатывают огромные объемы данных, поступающих от датчиков и камер, и интерпретируют эти данные «на лету», чтобы автономно контролировать высоту, скорость и траекторию полета. При этом они потребляют от 10 до 30 ватт электроэнергии от аккумуляторов, которые должны иметь соответствующие миниатюрным дронам размеры.

Недавно специалисты из MIT сделали первый шаг к разработке новой однокристальной системы управления с сокращенным в несколько раз энергопотреблением и предназначенной для дронов размером с крышку от бутылки.

Чтобы создать специализированный вычислительный чип, они разрабатывали новый алгоритм работы совместно с аппаратными компонентами управления. «Традиционно вначале программисты создают алгоритм, который затем передается инженерам по оборудованию для его физической реализации в чипе, - говорит Вивьен Цзе, старший доцент в MIT. - Но мы обнаружили, что совместная, одновременная разработка чипа и алгоритма позволит добиться более существенной экономии энергии».

Новый чип обрабатывает принимаемые изображения со скоростью 20 кадров в секунду и автоматически выполняет команды для настройки ориентации дрона в пространстве. Он выполняет все эти вычисления при использовании мощности чуть менее 2 Вт, что делает его на порядок более эффективным, чем используемые сегодня чипы.

«Это первый шаг к разработке самого маленького дрона, который может летать сам по себе», - говорит Сертач Караман, доцент кафедры аэронавтики и астронавтики в MIT.

Этим летом команда будет монтировать микросхему ПЛИС в систему управления дрона, чтобы проверить ее работу в полете. В конечном счете, планируется реализовать этот оптимизированный алгоритм в специализированных (заказных) микросхемах, которые обеспечивают больше возможностей для проектирования отдельных блоков внутри чипа. «Мы думаем, что сможем выйти на уровень энергопотребления всего в несколько сотен милливатт, - говорит Караман. - С этой платформой мы можем выполнить все виды оптимизаций, что позволяет получить колоссальную экономию электроэнергии».