Разработка интеллектуальных методов и средств программного управления беспилотными транспортными средствами для сельского хозяйства

Разработка и использование беспилотных наземных транспортных средств в сельском хозяйстве является крайне важной задачей по нескольким причинам: недостаток механизаторов приводит к тому, что техника простаивает; недостаточный уровень квалификации механизаторов приводит к снижению урожайности и потерям урожая, химикатов; несоблюдение техники безопасности при обработке химикатами приводит к повышению воздействия вредных факторов на сотрудников сельскохозяйственных предприятий. Использование беспилотного наземного транспорта позволяет избежать этих проблем, повысить урожайность, эффективность сезонного использования техники и снизить влияние вредных факторов на людей, занятых в сельском хозяйстве. Современные автономные системы беспилотного вождения в сельском хозяйстве позволяют либо осуществлять параллельное вождение по геокоординатам без автоматического разворота и без отслеживания препятствий (например, подруливающие устройства с агронавигатором Trimble, FJ Dymnamics, EZ Pilot, Системы точного земледелия и др.), либо на основе средств технического зрения без использования геоинформационной системы (Cognitive AgroPilot) и цифровой карты поля. В данном проекте предлагается разработать методы и средства для автономного беспилотного вождения сельскохозяйственной техникой на основе автоматического планирования пути по цифровым картам полей с использованием методов нечеткой логики, объездом препятствий с использованием средств технического зрения на основе методов глубокого обучения, а также средства для управления исполнительными механизмами сельскохозяйственного назначения (опрыскиватели, разбрасыватели удобрений). Для тестирования предлагаемого комплекса с целью снижения стоимости экспериментирования предлагается разработка виртуального полигона в среде симуляции беспилотных автомобилей с возможностью подключения оборудования БПТС. Для проведения экспериментов в реальной среде планируется разработка прототипа беспилотного автомобиля на базе шасси УАЗ Патриот с установкой оборудования, обеспечивающего возможность беспилотного управления: актуаторы на педали и КПП, подруливающее устройство, агронавигатор, лидар, стереокамеры, вычислительный модуль с GPU, микроконтроллеры и сервоконтроллеры, ультразвуковые датчики и др.. Данный автомобиль будет служить прототипом реально действующего опрыскивателя и разбрасывателя удобрений, построенного компанией Авион (г. Липецк) на базе шасси УАЗ Патриот. Тестирование реального автомобиля планируется осуществлять на базе производителей оборудования и агрохолдингов, с которыми заключены партнерские соглашения. Реализация указанной стратегии предполагает междисциплинарное комбинирование методов обработки данных, физического моделирования и прогнозирования поведения объектов, их траекторного сопровождения, формирования и уточнения команд управления с учетом имеющихся ограничений (в том числе и вычислительных). В рамках предлагаемой работы фокус предлагается сделать на обеспечении взаимоувязанной работы всех подсистем беспилотного автомобиля сельскохозяйственного назначения с учетом особенностей различных дорожных ситуаций и фактических ограничений реального оборудования, размещенного на беспилотном автомобиле «УАЗ Патриот». В результате работ будут в том числе получены необходимые характеристики надежности и эффективности работы указанных методов, а также рекомендации по их применению. Будут предоставлены методы переоборудования типовых транспортных средств для беспилотного управления.