Parrot Anafi Ai: первый серийный роботизированный 4G БЛА

Parrot Anafi Ai: первый серийный роботизированный 4G БЛА

Содержание

Введение

Parrot Anafi Ai — абсолютно новое уникальное решение от известного французского разработчика, адаптированное прежде всего под коммерческое применение как в ручном так и в полностью автоматических режимах в различных сферах деятельности человека, в том числе: обследование зданий, инфраструктуры, телекоммуникационных вышек, ветряных турбин, солнечных батарей, трубопроводов, нефтеперерабатывающих заводов, а также в картографировании, геодезии, 3D моделировании, ортофотографии, в мониторинге строительства, автоматизированном наблюдении, в сфере недвижимости, страхования, создания видеоконтента.

Визитная карточка Anafi Ai встроенный 4G модуль, благодаря которому дрон получил возможность использовать четвёртое поколение мобильной связи в качестве основного канала передачи данных между дроном и аппаратурой управления, что фактически снимает все ограничения по дальности полёта и предопределяет эксплуатацию БЛА за пределами прямой видимости. Забегая вперёд отметим, что заявленный потенциал машины получился невероятно мощным и как никогда соответствует его футуристичному внешнему виду, на создание которого французских инженеров вдохновила природа.

Разработчик о машине

Мартин Лине (Martin Liné), директор по маркетингу компании Parrot, о том как создавался дрон ANAFI Ai: «В компании Parrot мы руководствуемся одной страстью — биомимикрией. До этого момента беспилотники Parrot не предлагали функцию обхода препятствий. Но мы долго думали об этом и пытались найти элегантное решение, чтобы добиться этого без необходимости множить камеры вокруг дрона, ведь это попросту усложняет аппаратное обеспечение. Мы заметили, что в природе нет известных видов, у которых есть система зрения, распределённая по всему телу, однако это не мешает им визуализировать окружающий мир во всех направлениях. Так мы создали ANAFI Ai».

Особенности

Ключевые особенности Parrot Anafi Ai:

  • Полётный вес дрона: 898 грамм
  • Время готовности к полёту 60 секунд
  • Уникальная портативная складываемая конструкция
  • Встроенный 4G модуль связи для полноценного взаимодействия дрон/аппаратура управления без ограничений в любых условиях окружающей среды
  • Совместимость с LTE по всему миру
  • Оснащён системой всенаправленной передачи сигнала (4 направленные антенны с отражателем (с коэфф. усиления: 2.5 дБи/с антенны). Дрон определяет лучшую пару антенн в зависимости от его ориентации и положения относительно положения пилота)
  • Оснащён уникальной всенаправленной системой визуализации окружающего мира построенной на паре стереоскопических камер, установленных на специализированном подвесе с 330-градусным поворотным диапазоном (от -120° до + 210°), работающая в тандеме с системой интеллектуальной оптимизации траектории полёта
  • Адаптирован для полёта в помещении
  • Потоковая передача видео в реальном времени в качестве 1080p с низкой задержкой (300 м/с) без ограничений по дальности полёта в любой точке мира, с битрейтом видео 12 Мбит/с
  • Возможность передачи файлов в облачное хранилище непосредственно в полёте
  • Встроенный Wi-Fi модуль связи (Wi-Fi 802.11a/b/g/n) для полноценного взаимодействия дрон/аппаратура управления (как альтернативный вариант подключения)
  • Раб. диапазон частот Wi-Fi: 2.4ГГц/5.8ГГц
  • Макс. дальность FPV полёта по Wi-Fi: 9 км
  • Уникальный автоматический режим работы 4G/Wi-Fi модулей позволяющий исходя из загруженности сетей безшовно переходить от одной технологии связи к другой без потери данных
  • Класс защиты дрона IPX3
  • Макс. время полёта 32 мин
  • Макс. скорость горизонтального полёта 61 км/ч
  • Макс. ветроустойчивость: 13 м/с
  • Макс. потолок над уровнем моря 5000 м
  • 48Мп 4K камера построенная на 1/2-дюймовой CMOS матрице с размером пикселя 0.8 мкм; с встроенным массивом цветных фильтров Байера
  • Объектив Optical LD-ASPH
  • Гибридная 6-осевая система стабилизации изображения (3-осевая механическая + 3-осевая цифровая EIS)
  • Контролируемый диапазон работы подвеса -90° to +90°
  • 6-кратный цифровой зум без потерь (2-кратный в 4K режиме/4-кратный в FHD режиме)
  • Макс. битрейт видео 200 Мбит/с
  • Форматы записи видео HDR8/HDR10
  • Макс. динамический диапазон 14EV
  • Цветовой профиль P-log для постобработки
  • 5 × автоматических режимов полёта и съёмки (Photogrammetry/Flight Plan/Cameraman/Smart RTH/Vehicle)
  • Встроенные слоты под MicroSD и SIM карты
  • Совместим с PIX4D Suite
  • Фотограмметрические режимы полёта доступны в моб. приложении FreeFlight 7 и ПО OpenFlight
  • Возможность создание плана полёта в один клик
  • 48Мп фотограмметрия со скоростью 1 кадр/с: вдвое быстрее, чем у конкурентов
  • Съёмочная точность: 0.46 см/пикс. GSD на 30 м
  • Поддержка Parrot SDK (с возможностью внедрения в дрон своего кода посредством Air SDK, создания мобильных приложений с помощью Ground SDK, настройки наземной станции с открытым исходным кодом посредством OpenFlight, взаимодействия с современным инструментом моделирования дронов Sphinx, а также с возможностью разработки скриптов Python посредством Olympe и обработки видео и метаданных посредством PdrAW)
  • Совместим с ПО сторонних разработчиков: PIX4Dscan, PIX4Dinspect, PIX4Dcloud, PIX4Dreact, PIX4Dsurvey
  • ANAFI Ai соответствует Общему регламенту Европейского Союза по защите данных (GDPR)
  • Высококлассная конфиденциальность данных благодаря встроенному WISeKey Secure Element соответствующего стандарту NIST FIPS140-2 Level 3 с сертификацией Common Criteria EAL5 +
  • Видео и элементы управления защищены с помощью протоколов SRTP/DTLS в соответствии с webRTC
  • Новая портативная аппаратура управления Parrot Skycontroller 4
  • Новое мобильное приложение Parrot FreeFlight 7

Комплектация

Разработчик предлагает дрон в единственной комплектации, в которую войдут:

  1. Дрон ANAFI Ai
  2. Жёсткий транспортировочный кейс
  3. Аппаратура управления Parrot Skycontroller 4
  4. 1 × Smart АКБ
  5. Зарядное устройство USB-PD
  6. Комплект запасных пропеллеров (2CW/2CCW)
  7. Сопутствующий кабель (USB-C – Lightning)
  8. 2 × сопутствующих кабеля (USB-C – USB-C)
  9. Калибровочная таблица

Спецификация

Дрон

Модель:
Anafi Ai

Вес:
898 г

Размер в сложенном виде:
304 × 130 × 118 мм

Размер в разложенном виде:
320 × 440 × 118 мм

Время предстартового развёртывания:
60 сек

Макс. время полёта:
32 мин

Макс. скорость горизонтального полёта:
61 км/ч

Макс. скорость вертикального взлёта:
14.5 км/ч

Макс. ветроустойчивость:
12.7 м/с

Макс. кол/во оборотов пропеллера:
10 000 об/мин

Макс. потолок над уровнем моря:
5 000 м

Раб. диапазон температур:
от -10°C до 40°C

Класс защиты:
IPX3

Шумность:
82 дБ на расстоянии 1 м

Встроенные слоты:
MicroSD и SIM-карта

Связь

Подключение:
4G/Wi-Fi

Качество видеопотока:
1920 × 1080 при 30 кадр/с

Навигационная система

Спутниковая навигация:
GPS, Glonass and Galileo

Сенсоры:
Вертикальная камера
Барометр
Магнитометр
2 × 6-осевых инерциальных блока
2 × 3-осевых акселерометра
2 × 3-осевых гироскопа
Стереоскопические камеры, установленные на подвесе с поворотом на 311° (от -107° до + 204°)

ПО:
Интеллектуальная система оптимизации траектории полёта

Пульт Skycontroller 4

Размеры без смарт-устройства:
238 × 147 × 55 мм

Макс. размер:
315 × 147 × 55 мм

Вес:
606 г

Диапазон раб. частот:
2.4ГГц — 5ГГц

Качество отображаемой FPV картинки:
1080P

Ёмкость АКБ:
3350 мАч 7.2В

Макс. размер совместимых устройств:
8 дюймов

Порты:
2 × USB-C (зарядка + подключение), micro-HDMI

Класс защиты:
IP5X

Интеллектуальная батарея дрона

Тип:
литий-полимерный высокой плотности (262 Втч/кг)

Ёмкость:
6800 мАч 4.4 В

Зарядный порт:
USB-C

Вес:
366 г

Макс. мощность ЗУ:
45 Вт

App

Моб. приложение:
Parrot FreeFlight 7 (бесплатное; без аб. платы)

Ресурсы для скачивания:
App Store

Совместимые ОС:
iOS 12 и выше

Опции:
3 бесплатные 3D-модели, любезно предоставленные PIX4Dcloud

Камера

Матрица:
48 Мп 1/2-дюймовая CMOS

Размер пикселя:
0.8 мкм

Массив цветных фильтров:
Quad Bayer array

Динамический диапазон:
14 EV в HDR режиме

Объектив:
Оптический LD-ASPH (асферическая линза с низкой дисперсией): Диафрагма: f/2.0
Фокусное расстояние в 35 мм эквиваленте: 24 мм

Глубина резкости:
от 4.5 м до ∞

Диапазон ISO:
от 50 до 6400

Выдержка:
от 1/15 до 1/10000 с

Зум:
6-кратное увеличение без потерь:
до 4x (в режиме 1080p) и 2x (в режиме 4K UHD)

Стабилизация изображения:
6-осевая гибридная:
Механическая: 3-осевая (Pitch, Roll, Yaw)
Электронная (EIS): 3-осевая (Pitch, Roll, Yaw)

Раб. диапазон наклона подвеса:
от -90° до + 90°

Глубина резкости:
от 4.5 м до ∞

Видеоформаты:
MP4 (H.264, H.265)

Режимы видео:
4K UHD: 3840 × 2160 при 24/25/30/48/50/60 кадр/с
1080P: 1920 × 1080 при 24/25/30/48/50/60/90/100/120 кадр/с

HDR 10:
4K UHD/1080p при 24/25/30 кадр/с

HDR 8:
для всех режимов

Макс. битрейт:
200 Мбит/с

Горизонтальный FOV (HFOV):
68°

Цветовой профиль:
P-Log

Фото форматы:
JPEG, DNG (Digital NeGative RAW)

Разрешение:
48Мп (8000 × 6000), 12Мп (4000 × 3000)

Горизонтальный FOV (HFOV):
73° (Широкий), 69° (Широкий с EIS), 65° (Прямолинейный с EIS)

Режимы фотосъёмки:
Single, Bracketing, Burst (10 кадр/с), Panorama (4 формата), Time-lapse, GPS-lapse

Автономные режимы полёта

Photogrammetry:
Single grid/Double grid/Orbit

Flight Plan:
Multiple Waypoints (Полёт по точкам)/Points Of Interest (Точка Интереса)

Cameraman:
Автоматическое кадрирование с визуальным отслеживанием

Smart RTH:
автовозврат в точку взлёта с настраиваемой высотой полёта

Vehicle:
полёт привязан к контроллеру, задающему местоположение (позволяет садиться на движущиеся т/с)

Кибербезопасность

Особенности:
Нулевые данные передаются без согласия пользователя
Соответствие стандарту FIPS140-2 и сертификации элементов безопасности CC EAL5+
Надёжная аутентификация для 4G
Фотографии с цифровой подписью
Прозрачность и постоянная проверка безопасности Bug Bounty

Parrot SDK

Air SDK:
встроенные возможности кодирования

Ground SDK:
комплект для разработки приложений для iOS и Android

OpenFlight:
ядро Free-Flight 7 с открытым исходным кодом

Sphinx:
3D-фотореалистичный симулятор

Olympe:
интерфейс программирования контроллера Python

PDrAW:
набор инструментов для видео и метаданных

Далее вы с можете ознакомиться с ключевой информацией Parrot Anafi Ai, которая позволит более подробно узнать о заявленном потенциале машины, а также какие улучшения были реализованы по сравнению с коммерческой версией дрона Parrot Anfi Thermal и другими дронами от ведущих брендов.

Внешний вид

Связь

4G

ANAFI Ai включает в себя 4G радиомодуль (в дополнение к Wi-Fi радиомодулю), позволяющий транслировать видеопоток в качестве 1080p с максимальным битрейтом 12 Мбит/с, с очень низкой задержкой (300 мс) без ограничения по дальности и в любой точке мира.

Совместимость

4G модуль ANAFI Ai поддерживает более 28 полос частот, покрывающих более 98% частот, развернутых по всему миру.

Автоматический сетевой переключатель

Качество и пропускная способность сетей 4G и Wi-Fi измеряются каждые 100 мс для адаптации потоковой передачи к условиям сети. В сочетании с алгоритмами маршрутизации соединение между дроном и его контроллером сохраняется даже при сильном нарушении Wi-Fi. Таким образом, когда эффективная пропускная способность (полезная пропускная способность) Wi-Fi ниже 1.5 Мбит/с, система автоматически переключится на 4G.

Чтобы ограничить потребление мобильных данных, когда пилот находится в пределах досягаемости сети Wi-Fi дрона, переход с 4G на Wi-Fi также выполняется автоматически без обрезания видеопотока.

Макс. дальность при 4G подключении

Виде от разработчика демонстрирует макс. дальность полёта Anafi Ai при 4G подключении в одну сторону на одном заряде АКБ. Итоговое время полёта составило 29 минут при средней скорости горизонтального полёта 58 км/ч (16 м/с). За это время дрон смог преодолеть 27 км. Также можно заметить, что полёт осуществлялся в условиях сильного ветра, о чём постоянно предупреждала система дрона.

Реализованные алгоритмы оптимизации видеопотока

Контроль перегрузки 4G

Алгоритм управления перегрузкой позволяет:

  • Измерять потерю пакетов по всему сетевому циклу.
  • Измерять задержку (время туда и обратно).
  • Настраивать пропускную способность в соответствии с этими двумя параметрами.

Конечная цель алгоритма — максимизировать доступную пропускную способность при сохранении минимально возможной задержки. Этот алгоритм реализован на каждом из интерфейсов, доступных в дроне, каждый из которых имеет свои собственные параметры, оптимизированные в соответствии с сетью. Благодаря информации, предоставляемой этим алгоритмом, диспетчер канала принимает решение о маршрутизации и активном интерфейсе.

Управление дроном через 4G подключение

ANAFI Ai подключается к пульту дистанционного управления через 4G менее чем за 30 секунд, если дрон находится вне зоны действия Wi-Fi, и менее чем за 15 секунд, если дрон находится в зоне действия Wi-Fi. А также 4G подключение обеспечивает:

  • Обнаружение и инициирование соединения на основе протокола VOIP SIP.
  • Использование ретрансляционного сервера для установления соединения в защищенных сетях.

Производительность видеопотока

  • Задержка: 300 мс.
  • Безопасность: видео и элементы управления защищены с помощью SRTP/DTLS в соответствии с webRTC.
  • Антенны: 28 диапазонов LTE от 700 МГц до 2.6 ГГц.

Wi-Fi

Всенаправленная система передачи

  • ANAFI Ai имеет 4 направленные антенны с отражателем (с коэфф. усиления: 2.5 дБи/с антенны). Дрон определяет лучшую пару антенн в зависимости от его ориентации и положения относительно положения пилота.
  • При рекомбинированном усилении 3.5 +/- 1.5 дБи в горизонтальной плоскости дрона усиление радиосигнала ANAFI Ai сильно однородно.
  • Нисходящее излучение антенн было улучшено на +4 дБ по сравнению с ANAFI.

Внешний дизайн радиомодуля высокой мощности

Передняя часть радио позволяет довести мощность до максимума у основания антенны с очень хорошим уровнем линейности и чувствительности (-94 дБм при 6.5 Мбит/с), что позволяет достичь максимальной мощности FCC ограничения.

Надёжность Wi-Fi соединения

Параметры 802.11

Подмножество параметров протокола было выбрано для оптимизации производительности в таких условиях использования дронов как: относительно низкая пропускная способность, низкая задержка, изменчивость уровня приёма из-за скорости дрона, большой радиус действия, наличие помех. Эти параметры включают агрегацию, количество повторных попыток, технологию MiMo (STBC), датарейт управляющего кадра и условия разъединения.

Умная система предотвращения помех

ANAFI Ai имеет алгоритм исключения каналов (в двух диапазонах 2.4 ГГц и 5 ГГц) в случае обнаружения помех.

Адаптация и мониторинг потока

ANAFI Ai постоянно отслеживает состояние своего соединения с частотой 4 Гц и может определять наличие помех. Это позволяет динамически оптимизировать пропускную способность и размер передаваемых пакетов. Он также предупреждает пилота, если он находится в особенно помеховой обстановке или близок к потере сигнала.

Снижение пропускной способности

На пределе своего диапазона и если условия позволяют это, ANAFI Ai может переключиться на полосу пропускания 10 МГц, чтобы улучшить свою чувствительность на 3 дБ и увеличить диапазон на 40%.

Радио показатели

Видео трансляция

Показатели видеолинка

Реализованные алгоритмы оптимизации видеопотока

Parrot Gen4 Streaming (4-го поколения)

Этот алгоритм снижает визуальное влияние потерь в сети и обеспечивает возможность взаимодействия всех декодеров, обеспечивая при этом синтаксически полный поток: отсутствующие части изображения реконструируются как пропущенные части, идентичные таковым в эталонном изображении.

Таким образом, сбои содержатся в тех зонах, которые подверженных потерям, и не распространяются на все изображение.

На графиках ниже показана степень успеха при декодировании макроблоков при уровне потерь в сети 5% — с расширенными функциями потоковой передачи ANAFI Ai и без них. Алгоритм обеспечивает правильное декодирование 75% макроблоков. Они позволяют пользователю продолжать свою миссию без зависания экрана или потери потоковой передачи.

Контроль перегрузки

Также алгоритм позволяет оценивать среду Wi-Fi и радио, чтобы предвидеть и избегать потери пакетов и перегрузки в сети, что помогает уменьшить задержку. Алгоритм основан на оценке пропускной способности канала, рассчитанной на основе скорости передачи данных и частоты ошибок на физическом уровне; затем он воздействует на параметры сетевого кодирования и инкапсуляции.

Метаданные

Метаданные передаются с видеопотоком. В частности, они содержат элементы телеметрии дрона (положение, высота, скорость, уровень заряда батареи и т. д.) и метрики видео (угол камеры, значение экспозиции, поле зрения и т. д.).

Синхронизация изображений и открытых метаданных выполняет функции точного позиционирования на карте, отслеживания лётных приборов в HUD или включения элементов дополненной реальности.

Включение метаданных осуществляется стандартными методами (RTP header extension); формат данных, определенный Parrot, является открытым: он доступен в SDK ANAFI Ai.

Камера

48Мп матрица

Матрица ANAFI Ai включает в себя большое количество мегапикселей для обеспечения детальной аэросъёмки.

В ней задействована технология массива цветных фильтров Quad Bayer, где группы из 4 смежных пикселей имеют один и тот же цвет. Таким образом захват HDR в реальном времени может быть получен как в фото, так и в видео режимах, путем добавления сигналов от четырех соседних пикселей.

Её динамический диапазон в 4 раза больше, чем у стандартных матриц Байера. Даже сложные сцены могут быть сняты с минимальным выделением светлых участков или потерей деталей в тенях.

Объектив

Объектив ANAFI Ai был специально разработан для Parrot. Он объединяет 6 асферических элементов и оптимизирован для уменьшения оптического засвета. Этот объектив дает 68° HFoV в стандартном видеорежиме и 64.6° HFoV в стандартном фоторежиме.

Видеорежимы

ANAFI Ai снимает плавное 4K видео со скоростью 60 кадров в секунду, в том числе в P-Log, а также видео HDR10 4K со скоростью до 30 кадров в секунду. В таблице ниже приведены все видеорежимы ANAFI Ai.

Кодирование видео

Пользователи могут выбирать между форматами H.264 (AVC) и H.265 (HEVC).

Для всех разрешений используется следующие форматы пикселей:

  • YUV420p (8 бит/компонент, цвет. пространство BT.709) для стандартного режима и HDR8.
  • YUVJ420p (8 бит/компонент, полный диапазон — цвет. пространство BT.709) для стиля P-log.
  • YUV420p10 (10 бит/компонент, цвет. пространство BT.2020) для записи HDR10, только в H.265.

HDR

При записи видео в HDR8 и HDR10 ANAFI Ai охватывает динамический диапазон 14EV. Формат HDR10 обеспечивает максимальную яркость 1000 нит и глубину цвета 10 бит. Он обеспечивает миллиард цветовой палитры против 16 миллионов для стандартного динамического диапазона. По сравнению с HDR8, HDR10 позволяет получать изображение более чем в два раза ярче с соответствующим увеличением контрастности. HDR8 может отображаться на любом стандартном экране, а HDR10 предназначен для телевизоров и экранов HDR10.

Фото режимы

Описание режимов

В разделе управления режимами собраны настройки, затрагивающие количество снимков, которые делаются при каждом спуске затвора.

Single capture mode

Стандартный покадровый режим. После каждого спуска затвора полученное изображение немедленно обрабатывается системой.

Bracketing mode

Пользователи могут снимать серию из 3, 5 или 7 кадров с разной экспозицией для каждого кадра. Доступны следующие пресеты:

  • [-1 EV, 0, +1 EV] (настройки по умолчанию)
  • [-2 EV, -1 EV, 0, +1 EV, +2 EV]
  • [-3 EV, -2 EV, -1 EV, 0, +1 EV, +2 EV, +3 EV]

Burst mode

Серийный режим позволит пользователю сделать серию из 10 кадров за 1 секунду.

Panorama mode

Панорамный режим включает в себя четыре различных по исполнению панорамных снимков:

  1. Spherical (360°) — это панорамный режим включает в себя три варианта съёмки сферической панорамы это: Sphere (Сфера)/Little Planet (Маленькая планета)/Tunnel (Туннель).
  2. Horizontal (180°)
  3. Vertical (109°)
  4. Superwide — новый сверхширокий режим, обеспечивающий сшивание 9 изображений (HFOV 110°, прямолинейная панорама)

Подробнее о характеристиках панорамных режимов см. в таблице ниже:

Timelapse mode

Этот режим позволяет делать снимки со следующими фиксированными интервалами времени:

  • 48Мп: 1, 2, 4, 10, 30 или 60 с.
  • 12Мп: 0.5, 1, 2, 4, 10, 30 или 60 с.

GPS Lapse mode

Этот фоторежим был разработан для инспекции и фотограмметрии. Он позволяет делать снимки со следующими фиксированными интервалами расстояний: 5, 10, 20, 50, 100 или 200 метров.

В таблице ниже приведены режимы фотосъёмки и разрешения, включая режим считывания показаний матрицы (Sensor Readout mode):

Настройки

В следующей таблице приведены доступные настройки для каждого режима.

6x zoom

Зуммирование доступно во всех фото и видео режимах. В сочетании с 48-мегапиксельной матрицей точные алгоритмы повышения резкости позволяют получать изображения высокой чёткости даже при использовании 6-кратного цифрового увеличения. Пользователи ANAFI Ai теперь могут видеть детали размером 1 см с расстояния 75 м. Большое количество пикселей также позволяет обрезать 4K видео до 1080p без потери качества.

Гибридная стабилизация

Камера ANAFI Ai имеет самую точную стабилизацию на рынке микро-БЛА.

Она сочетает в себе комбинированную стабилизацию:

  • 3-осевая механическая (3-осевой мех. Подвес)
  • 3-осевая электронная (EIS)

Механическая стабилизация стабилизирует ось наведения камеры независимо от полётной позиции дрона. Электронная стабилизация изображения позволяет корректировать эффект микровибраций для частот свыше 100 Гц, с которыми не может справиться механический привод.

Основной подвес камеры

Механическая стабилизация позволяет стабилизировать и ориентировать горизонтальную ось обзора камеры по всем 3 осям.


3 оси вращения мех. подвеса основной камеры ANAFI Ai.

Ключевые особенности

  • 3 оси механической стабилизации для основной камеры
  • Вертикальное смещение на 292°, поле зрения от -116° до +176°

Рабочие характеристики подвеса

  • Алгоритм EIS корректирует эффекты колебания и искажения широкоугольного объектива, а также осуществляет цифровую стабилизацию изображения по 3 осям (Roll, Pitch и Yaw).
  • Метод заключается в применении геометрического преобразования изображения. Геометрическое преобразование связано с меткой времени и точным положением благодаря IMU.
  • Геометрическое преобразование применяется к каждому изображению в соответствии с искажениями оптики, колебаниями и движениями измеряемого модуля камеры.

Поворотный диапазон 292°

Камера получила горизонтальный поворотный диапазон от -116°/ + 176° вокруг оси Pitch, обеспечивая тем самым наблюдение над и под дроном, что является уникальной возможностью на рынке микро-БЛА.

Фотограмметрия

Аэрофотосъёмка с помощью беспилотных летательных аппаратов меняет способы проведения специалистами инспекций и геодезических работ. Методы фотограмметрии используются для обработки изображений, собранных БПЛА, для создания 2D и 3D моделей, которые в последствии позволяют клиентам своевременно планировать техническое обслуживание обследуемых объектов.

4G обеспечивает беспрецедентную надёжность канала передачи данных с беспилотника. Пользователи могут управлять БВС на больших площадях, вблизи металлических конструкций, зданий, без опасения потери связи.

Инспекция и картография

Объединив искусственный интеллект дрона ANAFI Ai с онлайн-платформой PIX4Dinspect, пользователи будут проводить проверки быстрее и эффективнее, чем когда-либо. Алгоритмы машинного обучения распознают антенны на вышках сотовой связи, определяют их размеры, высоту, наклон, азимут и вертикальность.

Кликните на изображения ниже, чтобы перейти к изучению демонстрационных 3D-моделей полученных посредством ANAFI Ai .

Пример №1

Пример №2

Лучшая в классе матрица

Камера дрона ANAFI Ai оснащена 48Мп 1/2-дюймовой CMOS матрицей, построенной с применением технологии цветных фильтров Quad Bayer, что как никогда подходит для инспекции и фотограмметрии. Задействованная матрица позволяет получать детализированные изображения с широким динамическим диапазоном.

Фотографии высокого разрешения

ANAFI Ai способен генерировать 48-мегапиксельные фотоизображения, позволяя тем самым захватывать все детали в высоком разрешении и создавать облако точек с высокой плотностью.

Показательная резкость

Инспекционные миссии требуют способности идентифицировать мельчайшие детали, такие как серийные номера, разъёмы, пятна ржавчины и зарождающиеся трещины.

Широкий динамический диапазон

10 стопов динамического диапазона в стандартном режиме, 14 стопов в режиме HDR. Оптимальная градация изображений необходима для создания согласованных облачных точек и высококачественных 2D- или 3D-реконструкций.

На 55% больше деталей, чем у 1-дюймовых матриц

48Мп 1/2-дюймовая Quad Bayer матрица дрона ANAFI Ai превосходит по резкости 20Мп 1-дюймовые матрицы, которые используются в ряде современных профессиональных дронов. Следующие изображения, сделанные в ходе инспекции крыши с одинаковой высоты дронами ANAFI Ai и DJI Phantom 4 Pro V2.0, отчётливо демонстрируют данный факт.

Идеален для инспекций

Подвес ANAFI Ai включает 6-осевую гибридную (механическую + электронную) систему стабилизации, которая компенсирует колебания полёта и гарантирует резкость изображения. Камера ANAFI Ai имеет регулируемый диапазон от -90° до + 90°, что делает её идеальным воздушным инструментом для осмотра нижней стороны основы моста.

Управляемый наклон ± 90°

Точность съёмки

ANAFI Ai позволяет пользователям достичь GSD 0.46 см/пкс с высоты 30 м, что означает относительную точность планиметрии до 0.92 см.

Для сравнения, на той же высоте DJI Phantom 4 Pro V2 обеспечивает GSD только 0.82 см/пкс. Другими словами, ANAFI Ai может картографировать ту же цель, летая более чем в 1.5 раза выше, чем Phantom, с эквивалентным уровнем детализации.

Возможности ИИ и 4G

Одно приложение. Любой план полёта

Потенциал мобильного приложения FreeFlight 7 позволяет пользователю запускать все миссии по съёмке, инспекции и фотограмметрии.

Доступные фотограмметрические режимы полёта

В мобильном приложении FreeFlight 7 теперь доступны следующие фотограмметрические режимы полёта:

  • Grid
  • Double-grid
  • Сircular

Создание плана полёта в один тап

Один тап по интерактивной карте FreeFlight 3D — это всё, что нужно для быстрого сканирования здания. Искусственный интеллект автоматически определяет оптимальные параметры полёта и траекторию. 48Мп изображения с точной геопривязкой датчиков ANAFI Ai (IMU, GNSS и Время полёта) позволяют проводить точную трёхмерную реконструкцию.

Автоматический план полёта, созданный одним тапом в 3D земельном кадастре.

  • Картографический фон приложения FreeFlight 7 взят из ПО ArcGIS. Представление 3D-зданий основано на данных OpenStreetMap, охватывающих города по всему миру.
  • Системы визуализации обеспечивают безопасность заданного плана полёта: пользователям не нужно беспокоиться о препятствиях. ANAFI Ai автономно их избегает.

Автономный полёт

Всенаправленная сенсорная система ANAFI Ai, основанная на стереоскопическом видении, автоматически ориентируется в направлении движения.

Дрон обнаруживает препятствия, находящиеся на расстоянии 30 м. При выполнении заданного плана полёта технология искусственного интеллекта постоянно строит и обновляет сетку заполнения. Она представляет окружающую среду дрона в вокселях.

Алгоритмы определяют лучшую траекторию, чтобы избежать столкновения с препятствиями, в то время как дрон остаётся сосредоточенным на своей цели: заданной миссии полёта.

4G подключение

ANAFI Ai — первый коммерческий микродрон, оснащённый 4G модулем. Он покрывает более 98% частот, используемых во всем мире.

Обследование высоковольтных линий электропередачи. Снято с помощью ANAFI Ai, обработано с помощью Pix4Dmatic. Размер сцены: 4060 × 60 × 70 м. Количество изображений: 2172. GSD: 1.3 см/пикс. Высота: 90 м. Перекрытие спереди/сбоку: 90%/65%.

Дрон способен плавно переключаться с Wi-Fi на 4G и наоборот, обеспечивая тем самым самое надёжное соединение, что в свою очередь гарантирует:

  • Возможность выполнения BVLOS полётов
  • Стабильное соединение, даже при полёте в условиях, загромождённых препятствиями и зданиями
  • Безопасные полёты в условиях с высоким уровнем помех
  • Качество видеолинка 1080p при 30 кадр/с
  • Прямая загрузка изображений на облачные серверы

Оптимизация полётного времени

Со слов разработчика значительная экономия времени была достигнуты благодаря высоким характеристикам изображения ANAFI Ai:

  • 48Мп позволяет дрону летать более чем в 1.5 раза выше, чем дроны с 20Мп 1-дюймовыми матрицами, достигая при этом того же GSD. Иначе говоря большая высота и более быстрая миссия идут рука об руку.
  • Фотосъёмка со скоростью 1 кадр/с: ANAFI Ai снимает в два раза быстрее, чем Autel EVO 2 и DJI Phantom 4 Pro V2.0.

4G передача в полёте на PIX4Dcloud

В процессе создания цифровой модели из аэрофотоснимков дрона, передача файлов и обработка фотографий — это две трудоёмкие задачи. ANAFI Ai помогает пользователям ускорить рабочий процесс. В частности система дрона позволяет:

  • Передавать изображения на защищённые серверы непосредственно во время полёта, используя 4G-соединение дрона.
  • Немедленно приступать к вычислению объектов по окончании полёта: ортофотопланы, облако точек, модели высот и текстурированная сетка.
  • Легко делиться 2D-картами и 3D-моделями геодезического качества с сотрудниками и клиентами.

Совместимость с PIX4D Suite

ANAFI Ai получил полную совместимость с уникальный программным набором мобильных, настольных и облачных приложений для фотограмметрии, состоящего из:

Фотограмметрия или лидар

Почему стоит выбрать фотограмметрию для съёмки и инспекций? Помимо доступности и простоты использования, аэрофотограмметрия — лучший выбор, когда требуется визуальная интерпретация данных.

Фотограмметрия плюсы

  • Обеспечивает несколько визуализаций: ортофотоплан, цветное облако точек, текстурированную сетку.
  • Создает облако точек с более высокой плотностью, каждая из которых содержит значительный объём информации (высота, текстура, цвет).
  • Превосходит LIDAR по точности фотореалистичных 2D и 3D визуализаций — LIDAR не обеспечивает высокий уровень контекстной детализации.

LIDAR минусы

  • Стоит в 100 раз больше, чем БПЛА с RGB матрицей.
  • Сложность обработки данных и возможные ошибки интерпретации.
  • Добавление информации о цвете возможно, но это усложняет процесс.
  • LIDAR генерирует только облако точек и предназначен для конкретных случаев и ситуаций.

SDK

Parrot Software Development Kit — это набор инструментов и программного обеспечения с открытым исходным кодом для разработчиков. С момента создания первого беспилотника A.R. Drone, открытый исходный код компании лежит в основе платформ и инструментов для разработчиков, и Parrot постоянно вносит свой вклад в сообщество разработчиков открытого исходного кода.

Разработчик уточняет, что все SDK ресурсы компании доступны бесплатно, без регистрации и отслеживания, на портале «Parrot Developer Portal». Также можно присоединиться к тысячам разработчиков на форуме Parrot где можно обсуждать актуальные темы напрямую с инженерами компании.

Air SDK

Запустите свой код на ANAFI Ai

Air SDK предоставляет революционную технологическую архитектуру для загрузки и запуска кода непосредственно на ANAFI Ai. Разработчики могут программировать специально разработанные полётные миссии с доступом ко всем датчикам дронов, интерфейсам подключения и функциям автопилота.

Air SDK предоставляет бортовой доступ к:

  • Всем датчикам (IMU, GPS, TOF) и режимам полёта
  • Видеопотоку и метаданным со всех камер
  • Интерфейсам связи Wi-Fi, 4G, USB
  • Картам глубин и сеткам заполнения
  • Созданию траектории уклонения от препятствий

Любой разработчик может:

  • Изменять состояние беспилотника путем создания полётных заданий
  • Изменять режим навигации
  • Добавлять встроенные процессы Linux (например, передавать данные по 4G каналу или использовать компьютерное зрение)

Air SDK поддерживает язык программирования C++ или Python. Air SDK поставляется с подробным руководством по установке и документацией по API. Многие примеры приложений иллюстрируют все возможности, предлагаемые его уникальной архитектурой.

Ground SDK

Создавайте мощное мобильное приложение

Ground SDK — это программная платформа наземной станции управления (GCS) для мобильных устройств (поддерживаются как iOS, так и Android). Он позволяет любому разработчику создать мобильное приложение для ANAFI Ai для последующего управления дроном прямо с мобильного устройства. Все функции БВС (управление, видео, настройки) доступны через простой в использовании и полностью документированный API.

OpenFlight

Наземная станция управления с открытым исходным кодом

Впервые Parrot открывает исходный код своего приложения для наземной станции управления. OpenFlight — это ядро нашего знаменитого приложения FreeFlight 7 с открытым исходным кодом. Благодаря чему разработчик может сосредоточиться на добавлении собственных функций и сразу же получить профессионально выглядящее приложение, готовое к публикации в AppStore.

OpenFlight содержит:

  • Весь UX FreeFlight 7
  • Все настройки интерфейсов
  • Код для 3D-визуализации препятствий в реальном времени
  • Код для управления связью 4G
  • OpenFlight публикуется под лицензией BSD-3 с полным руководством по установке и исчерпывающей документацией.

Sphinx

3D фотореалистичное моделирование

Parrot Sphinx — это современный инструмент для моделирования дронов. Инженеры Parrot используют его для разработки и тестирования всех функций ANAFI Ai. Общая концепция состоит в том, чтобы смоделировать реальную прошивку дрона со всеми его датчиками в визуально и физически реалистичной среде.

Parrot Sphinx позволяет:

  • Смоделировать все камеры и датчики
  • Смоделировать карты глубин и сегментацию изображений
  • Перемещаться по многим реалистичным 3D-сценам
  • Подключаться к различным типам пультов дистанционного управления
  • Использовать скрипты для управления симуляцией
  • Добавлять пешеходов и транспортные средства
  • Визуализировать и записывать полётные данные
  • Настраивать датчики дрона и окружающие физические элементы
  • Контролировать фактор реального времени

Parrot Sphinx построен на основе передовых стандартных компонентов:

Olympe

Python для управления ANAFI Ai

Olympe предоставляет интерфейс программирования контроллера на языке Python для ANAFI Ai. Первоначальное назначение Olympe — взаимодействие со средой моделирования Sphinx. Olympe также может управлять физическим ANAFI Ai с удаленного компьютера.

Фреймворк Olympe позволяет:

  • Подключиться к симулированному или физическому ANAFI Ai
  • Отправлять командные сообщения (пилотирование, ориентация камеры, Возврат домой, План полёта)
  • Запуск и остановка потокового видео со всех камер
  • Записывать видеопоток и синхронизированные метаданные

PdrAW

Продвинутый медиаплеер

PDrAW — это продвинутая программа просмотра видео для ANAFI Ai media. Программа просмотра поддерживает как потоковое (RTP/RTSP), так и записанное (MP4) видео на платформах Linux, macOS, Android и iOS. PDrAW поставляется в виде библиотеки (libpdraw), библиотеки-оболочки (libpdraw-backend) и автономного исполняемого файла (pdraw).

PDrAW также управляет метаданными видео. На ANAFI Ai как потоковое, так и записанное видео включают метаданные, которые общедоступны и документированы, что позволяет расширенную обработку видео с воздуха.

Модели C.A.D.

Parrot предоставляет 3D-модели своих дронов для интеграции в ваш CAD проект для быстрого создания прототипов и интеграции аксессуаров.

Совместимость MAVLink и GUTMA

ANAFI Ai совместим со стандартным протоколом MAVLink v1 с открытым исходным кодом, что позволяет обмениваться данными в режиме реального времени между БПЛА и станцией управления. ANAFI Ai может управляться вручную или с использованием автоматического планирования полёта с базовой станции, совместимой с MAVLink, такой как QGroundControl.

*Интерфейс QGroundControl

ANAFI Ai совместим со стандартным протоколом GUTMA с открытым исходным кодом для полётных данных. Global UTM Association — это консорциум крупных игроков в области управления воздушным движением.

Крупнейшая партнерская экосистема для дронов Parrot

Parrot продолжает расширять глобальную экосистему поставщиков программного обеспечения для дронов с помощью своей партнерской SDK программы, предлагая специализированные и уникальные решения для растущих и развивающихся потребностей профессиональных пользователей.

Parrot для любых бизнес-потребностей

Чтобы получить максимальную отдачу от процесса инспекции, Parrot предлагает своим клиентам воспользоваться экосистемой совместимого программного обеспечения для дронов, начиная от управления флотом, составления плана полёта и импорта журналов полёта, до съёмки, картографирования, мониторинга и анализа полученных данных.

PIX4D × Parrot

Приложения для 2D/3D-моделирования. Уникальный набор мобильных, настольных и облачных приложений для фотограмметрии.

Verizon x Skyward x Parrot

Решение для беспилотников с поддержкой 4G LTE в Соединенных Штатах. Первый в своем роде роботизированный дрон ANAFI Ai подключенный к сети Verizon 4G LTE с предустановленным программным обеспечением Skyward. Открывает путь к передаче данных практически в режиме реального времени, удаленному развертыванию и полётам за пределами прямой видимости.

Skyward × Parrot

Интеграция и обучение в рамках потенциала ANAFI . Платформа управления авиацией, включая воздушное пространство, доступ к LAANC, а также обучение, оборудование и возможности подключения для развертывания корпоративного парка дронов.

DroneSense × Parrot

Создавайте, управляйте и масштабируйте свои программы беспилотных летательных аппаратов. Специалисты, работающие с беспилотными летательными аппаратами в сфере общественной безопасности, могут использовать полный набор возможностей DroneSense, специально разработанный для нужд служб быстрого реагирования.

Партнёры входящие в экосистему Parrot

Партнёрская программа Parrot

Разработчик предлагает расширение возможностей своей программы для дронов посредством интеграции своего SDK.

Кибербезопасность

Конфиденциальность данных

Разработчик отмечает, что не собирает никаких данных без согласия пользователей. Решение о том, передавать данные в инфраструктуру Parrot или нет возложено исключительно на самих пользователей. Данные, размещенные в Parrot, позволяют пользователю синхронизировать полётные данные и планы полётов между различными устройствами, а также облегчают поддержку и дают возможность Parrot совершенствовать свои продукты.

ANAFI Ai соответствует Общему регламенту защиты данных Европейского союза (GDPR) и идёт дальше, например, позволяет удалять все данные в 1 клик, чтобы тем самым обеспечить пользователям максимально лёгкий контроль. Данный вопрос одного клика решается в мобильном приложении FreeFlight7 или в настройках конфиденциальности учётной записи Parrot.Cloud. Таким образом, пользователи в любой момент времени могут не только прекратить обмен данными, но и легко запросить их удаление.

В случае согласия пользователя на обмен данными, их обработка будет осуществляться в полностью прозрачном формате, детально описанном в Политике конфиденциальности Parrot.

Когда ANAFI Ai подключен к Skycontroller 4 через 4G, для сопряжения дрона и пульта дистанционного управления используется инфраструктура Parrot. Если пользователь не авторизован в учётной записи Parrot.Cloud, он всё равно может использовать 4G подключение с уникальной временной учётной записью. При использовании инфраструктуры Parrot для 4G сопряжения, видео шифруется с помощью ключа, согласованного между дроном и пультом дистанционного управления, доступа к незашифрованным видео у Parrot нет.

Соответствует стандарту FIPS140-2 и сертифицирован CC EAL5+ Secure Element

В ANAFI Ai встроен элемент безопасности Wisekey, который соответствует стандарту NIST FIPS140-2 3-го уровня и сертифицирован Common Criteria EAL5+. Аналогичный элемент безопасности также встроен в аппаратуру управления Skycontroller 4.

Функции элемента безопасности:

  • Выполняет криптографические операции
  • Хранит и защищает конфиденциальную информацию

В нем используется персональный ключ ECDSA с параметрами домена P521, уникальный для каждого дрона. Он не может быть извлечен из элемента безопасности. А сертификат, связанный с этим ключом подписан центром сертификации.

Wisekey защищает целостность встроенного программного обеспечения, обеспечивает уникальную идентификацию дрона для 4G сопряжения и строгую аутентификацию, а также уникальную цифровую подпись фотографий, сделанных дроном.

Безопасное 4G соединение и строгая аутентификация

Когда пользователь включает 4G связь, первостепенно задействуется стандартное Wi-Fi соединение, которое используется для процесса безопасного сопряжения устройств. Во время этого процесса пользователь надёжно подтверждает, что он подключен к конкретному дрону. Благодаря ANAFI Ai Secure Element, он может сделать это без ввода пароля внутри дрона.

Далее серверы Parrot регистрируют связь между пользователем и дроном. Когда Wi-Fi связь между пользователем и дроном теряется, ANAFI Ai автоматически переходит на 4G подключение. ANAFI Ai выполняет строгую аутентификацию на серверах Parrot, используя свой персональный ключ, хранящийся на Secure Element. Серверы Parrot ищут связанных пользователей и обеспечивают сопряжение между ANAFI Ai и Skycontroller 4.

Для защиты управления дроном и видеопотоков приходящих на Skycontroller 4, ANAFI Ai поддерживает TLS, DTLS и SRTP протоколы.

Безопасная инициализация и обновление

Последовательность процесса загрузки дрона защищена: система проверяет, что она использует программное обеспечение Parrot и что это программное обеспечение не было подделано. Проверка безопасности выполняется при каждой инициализации. Служба обновления также контролирует цифровую подпись обновлений программного обеспечения.

Настройка пользовательских ключей на Secure Element

Пользователи ANAFI Ai имеют доступ к специальной учётной записи оператора Secure Element. Эта учётная запись используется для настройки ключей, актуальных для данного пользователя. Пользователи могут настроить в Secure Element открытые ключи поставщиков полётных заданий, которым они доверяют. ANAFI Ai будет выполнять только те полётные задания, которые подписаны этими ключами. Этот процесс предотвращает выполнение злоумышленниками вредоносных полётных заданий на дроне.

Фотографии с цифровой подписью

Secure Element от ANAFI Ai может поставить цифровую подпись на снимки, сделанные дроном. Эта подпись является доказательством того, что:

  • Указанное подписанное изображение было сделано указанным беспилотным летательным аппаратом.
  • Ни само изображение, ни его метаданные не были обработаны (добровольно или нет) — метаданные, также известные как EXIF и XMP, содержат информацию о дате, времени и местоположении изображения.

Другими словами, цифровая подпись защищает все данные, относящиеся к изображению, включая место и время, когда оно было снято, и каким дроном ANAFI Ai.

Пользователи, а также партнеры, предлагающие программные решения, использующие фотографии с дронов, могут проверять цифровую подпись фотографий ANAFI Ai либо с помощью сертификата дрона, либо через каталог открытых ключей, предоставленный Parrot.

Прозрачность и постоянная проверка безопасности с помощью Bug bounty

По возможности Parrot использует стандартные протоколы и форматы файлов. Нет ни обфусцированного кода, ни скрытых функций. Это позволяет пользователю понять, как работает продукция Parrot, и проверить её безопасность. Кроме того, OpenFlight — программное обеспечение, используемое для управления дроном, — имеет открытый исходный код: таким образом, пользователи получают полный контроль.

В апреле 2021 года компания Parrot запустила программу «Bug Bounty» совместно с YesWeHack, первой европейской краудсорсинговой платформой безопасности. Благодаря этому партнерству компания Parrot использует обширное сообщество исследователей кибербезопасности YesWeHack для выявления потенциальных уязвимостей в своих дронах, мобильных приложениях и веб-сервисах.

Программа Bug Bounty проходит в два этапа:

Частные программы изначально предоставляют эксклюзивный доступ избранным исследователям безопасности и включают будущие модели дронов Parrot. Опыт и разнообразные навыки исследователей подтвердят высокий уровень безопасности продуктов до их выхода на рынок, что будет способствовать повышению безопасности пользователей Parrot и защите их данных.

После этого первого этапа частной программы Bug Bounty и после коммерциализации продукты переходят в публичную программу. Их безопасность затем тщательно проверяется всем сообществом YesWeHack, представляющим более 22 000 исследователей кибербезопасности.

Управление данными

Облако Parrot позволяет пользователям, решившим поделиться своими данными, управлять данными о полётах и флоте, а также мультимедийными данными, полученными их дронами.

Собираемые данные

Облако Parrot собирает 4 типа данных:

«Статические» (данные о продукте):

  • Серийный номер дрона
  • Серийный номер аккумулятора
  • Версия прошивки для дрона и батареи
  • Версия аппаратного обеспечения для дрона и батареи
  • Модель устройства
  • Версия релиза FreeFlight 7

«События»

  • Оповещения: батарея, автопилот, датчики
  • Связь: подключение/отключение, запуск потоковой передачи, предупреждение о помехах, слабый сигнал
  • Камера: статистика потоковой передачи, изменения настроек
  • Полёт: изменение состояния (взлёт, посадка, зависание и т.д.), активация полётного задания (план полёта, фотограмметрия)

«Контекстные изображения»

  • Timelapse-снимки (один раз в 2 минуты)
  • Глубокое обучение (сопоставление большего количества объектов, ландшафты для улучшения автономности полёта, слежение, обход препятствий)
  • Стереозрение (карта глубины)
  • Изображения, запускаемые событием
  • Начало и окончание точных формулировок зависания, точная посадка
  • Крушение дрона
  • При передаче лица автоматически размываются

«Телеметрия»

Окончательное использование собранных данных

Parrot собирает и использует данные только тех клиентов, которые согласились поделиться ими с целью улучшить качество своих продуктов.

Управление техобслуживанием

Профилактическое обслуживание: наши инструменты собирают всю информацию, относящуюся к миссиям (тип миссии, время взлёта и посадки, количество миссий, местоположение дронов, скорость полёта, план полёта и настройки AirSDK). Это позволяет получать точную информацию о состоянии парка дронов ANAFI Ai (а также их контроллеров и батарей) в режиме реального времени.

Корректирующее обслуживание: собранная информация полезна для быстрого определения состояния конкретного дрона или батареи.

Совершенствование искусственного интеллекта (ИИ)

Элементы искусственного интеллекта, которыми оснащен ANAFI Ai (PeleeNet, конволюционные сети и т.д.), предлагают пользователям непревзойденные услуги и характеристики: обход препятствий, следование за целью, несколько режимов полёта. Качество ИИ зависит от количества и качества собранных данных (изображений и видео): эти данные питают машинное обучение. В этом отношении качество данных не является единственным решающим элементом: метаданные, связанные с этими данными, также имеют фундаментальное значение. По этой причине наш инструмент собирает изображения и метаданные на регулярной основе и в зависимости от событий, в общей сложности от 30 до 50 Мб в минуту.

Лётные характеристики

Аэродинамические характеристики

Приводы и аэродинамика


CFD-изображение лопастей пропеллера ANAFI Ai

Новые лопасти пропеллера, созданные по принципу биомимикрии, имеют переднюю кромку, напоминающую форму плавников горбатых китов. Такой подход позволил повысить пропульсивную эффективность силовой установки, что на выходе обеспечило прирост тяги при одинаковой скорости вращения. Данный эффект сравним с увеличением диаметра ротора.

Также снижается и акустический шум, особенно тональный, исходящий от передней кромки. Поэтому ANAFI Ai тише [71.5 дБ SPL (A) на высоте 1 м], чем Skydio 2 [76.4 дБ SPL (A) на высоте 1 м].

  • Время полёта более 32 минут
  • Благодаря оптимизированным аэродинамическим характеристикам фюзеляжа и силовой установки ANAFI Ai, максимальная скорость при полёте в прямом направлении составляет 61 км/ч, при боковом полёте и полёте задом 58 км/ч.
  • Макс. ветроустойчивость 12.7 м/с.
  • Благодаря высокой эффективности крутящего момента двигателя/пропеллера и высокой автономности батареи, запас хода составляет 22.5 км (при постоянной скорости 50 км/ч в безветренную погоду).


CFD-изображения лучей ANAFI Ai

Сенсоры

Для обеспечения безопасного полёта ANAFI Ai оснащен:

  • 2 × IMU (ICM-40609-D и ICM42605)
  • Магнитометр LIS2MDL
  • GPS модуль UBX-M8030
  • TI OPT3101 time-of-flight (ToF)
  • Барометр LPS22HB
  • Вертикальная камера

Характеристики сенсоров

Полётный IMU: ICM-40609-D

  • 3-осевой гироскоп
  • Диапазон: ± 2000°/с
  • Разрешение: 16.4 LSB/°/с
  • Смещение/точность: ± 0.05°/с (после тепловой и динамической калибровки)
  • 3-осевой акселерометр
  • Диапазон: ± 16g
  • Разрешение: 2.048 LSB/mg
  • Смещение/точность: ± 0.5 mg (X-Y) ± 1 mg (Z) (после тепловой и динамической калибровки)
  • Регулирование температуры: контролируемая система отопления по отношению к температуре окружающей среды, стабилизированная в пределах: ± 0.15°C
  • Частота измерения: 2 кГц

Магнитометр: LIS2MDL

  • Диапазон: ± 49.152G
  • Разрешение: 1.5 mG
  • Смещение/точность: ± 15 mG (после компенсации, при максимальной скорости мотора)
  • Частота измерения: 100 Гц

Барометр: LPS22HB 1

  • Диапазон: от 260 до 1260 гПа
  • Разрешение: 0.0002 гПа
  • Смещение/точность: ± 0.1 гПа
  • Регулирование температуры: контролируемая система отопления по отношению к температуре окружающей среды, стабилизированная в пределах: ± 0.2°C
  • Частота измерения: 75 Гц
  • Шум при измерении: 20 см RMS

GNSS: UBX-M8030 1

  • Керамическая патч-антенна размером 25 × 25 × 4 мм, позволяющая улучшить усиление на +2 дБ по сравнению с ANAFI 1
  • Чувствительность: холодный старт -148 дБм/слежение и навигация: -167 дБм
  • Time-To-First-Fix: 40 секунд
  • Погрешность/точность: Положение (стандартное отклонение 1.4 м), Скорость (стандартное отклонение 0.5 м/с)

Вертикальная камера

  • Формат матрицы: 1/6 дюйма
  • Разрешение: 640 × 480 пикселей
  • Матрица с глобальным затвором
  • Чёрно-белый
  • FOV: горизонтальный угол обзора: 53.7°/вертикальный угол обзора: 41.5°
  • Фокусное расстояние: 2.8 мм
  • Измерение скорости движения оптического потока на земле при 60 Гц
  • Расчёт точки интереса для точного зависания при 15 Гц и точной посадки при 5 Гц

ToF: TI OPT3101

  • Диапазон: 0-15 м
  • Разрешение: 0.3 мм
  • Погрешность: ± 2 см (после калибровки)
  • Частота измерения: 64 Гц

IMU вертикальной камеры: ICM-42605

  • 3-осевой гироскоп
  • Диапазон: ± 2000 °/с
  • Разрешение: 16.4 LSB/°/с
  • Смещение/точность: ± 0.1 °/с (после динамической калибровки)
  • 3-осевой акселерометр
  • Диапазон: ± 16g
  • Разрешение: 2,048 LSB/mg
  • Смещение/точность: ± 2.0 mg (X-Y) ± 5.0 mg (Z) — после динамической калибровки
  • Частота измерения: 1 кГц
  • Аппаратная синхронизация с вертикальной камерой, точность: 1 мкс

Автопилот

Полётный контроллер ANAFI Ai обеспечивает простое и интуитивное пилотирование: для управления им не требуется никакого обучения. Он позволяет автоматизировать многие режимы полёта (Flight Plan, Cameraman, Hand take-off, Smart RTH). Алгоритмы слияния датчиков объединяют данные со всех датчиков, чтобы оценить отношение, высоты, положения и скорости ANAFI Ai.

Оценка состояния необходима для правильного функционирования дронов. Квадрокоптеры по своей природе нестабильны, когда полётный контроллер используется с открытым контуром; чтобы легко управлять ими, не говоря уже об автономном управлении, необходимо стабилизировать их с помощью алгоритмов управления при закрытом контуре. Эти алгоритмы вычисляют и посылают двигателям команды, необходимые ANAFI Ai для достижения желаемых траекторий.

Полёт в помещении

При отсутствии GPS сигнала, ANAFI Ai полагается в основном на измерения вертикальной камеры для оценки скорости и положения. Показатели вертикальной камеры определяются двумя основными алгоритмами:

  • Оптический поток для оценки скорости
  • Обнаружение и сопоставление ключевых точек для оценки положения

Алгоритмы вертикальной камеры могут работать в условиях низкой освещенности благодаря тому, что ANAFI Ai оснащен парой светодиодных фонарей, расположенных рядом с вертикальной камерой. Они позволяют дрону сохранять стабильность, особенно при полётах в помещениях или в условиях отсутствия GPS, на высоте менее 5 м над землей. Мощность светодиодных огней адаптируется автоматически, в зависимости от потребностей алгоритма.

Автономный полёт

Ключевые особенности

  • Поворотная система восприятия с широким полем зрения
  • Выделение глубины окружающего пространства на основе стереосовмещения и глубины по движению
  • Представление окружающей среды в виде сетки заполнения
  • Автономное обнаружение и обход препятствий на скорости до 29 км/ч

В этой главе подробно описаны датчики, аппаратные средства и алгоритмы, используемые ANAFI Ai для обеспечения возможности автономного полёта. Она организована следующим образом:

  1. Подробное описание системы восприятия ANAFI Ai
  2. Алгоритмы восприятия, используемые для реконструкции трёхмерной среды, окружающей дронов
  3. Перепланирование и обход препятствий

Стратегия системы восприятия

Восприятие трёхмерной среды является ключевой способностью для достижения автономного полёта, особенно в условиях ограниченного пространства. Оно является условием для гарантированного обнаружения и избегания препятствий, что снижает нагрузку на оператора беспилотника, повышает успешность миссии и обеспечивает безопасность летательного аппарата.

Для раскрытия всего потенциала летающей камеры, способной свободно перемещаться и вращаться во всех направлениях без ограничений, требуется эффективное решение для восприятия. В частности, система восприятия должна позволять получать информацию об окружающей обстановке в направлениях, которые соответствуют поступательному движению в полёте — независимо от ориентации камеры.

ANAFI Ai опирается на уникальное техническое решение, основанное на двух механических подвесах для разделения ориентации основной камеры и системы восприятия:

  • Основная камера установлена на 3-осевом подвесе, что делает её 3D ориентацию независимой от ориентации дрона.
  • Система восприятия установлена на одноосевом подвесе — соединённом с движением рысканья дрона, он может быть ориентирован в любом направлении.


Двойной стабилизатор ANAFI Ai для восприятия и визуализации.

Оси наклона двух подвесов коллинеарны и объединены для достижения сверхкомпактной конструкции.

Благодаря такому решению можно направить основную камеру и систему восприятия в двух разных направлениях. Такая конструкция позволяет избежать использования дорогостоящих камер по бокам, сверху, снизу и сзади дрона, обеспечивая при этом большое доступное поле зрения для системы восприятия.

Данный раздел организован следующим образом:

  1. Подробная информация о датчиках, используемых для системы восприятия
  2. Технические характеристики как карданного шарнира основной камеры, так и карданного шарнира системы восприятия
  3. Стратегии ориентации системы восприятия для использования потенциала конструкции двойного подвеса

Сенсоры

Система восприятия основана на паре идентичных камер, имеющих одну ось тангажа.


1-осевой механический шарнир системы восприятия ANAFI Ai.

Технические характеристики датчиков следующие:

  • Модель: Onsemi AR0144CSSM28SUD20
  • Цвет: монохромный
  • Разрешение: 1280 × 800 пикселей
  • Частота кадров: 30 кадров в секунду
  • Глобальный затвор
  • Полное горизонтальное поле зрения: 118° (110° используется для восприятия)
  • Полное поле зрения по вертикали: 72° (62° используется для восприятия)
  • Фокусное расстояние: 1.47 мм (0.039 дюйма — 492.94610 пикселей)
  • Диафрагма: f/2.7

Технические характеристики стереопары следующие:

  • Общая ось шага
  • Базовая линия/расстояние: 62 мм (2.44 дюйма)
  • Синхронный захват со скоростью 30 кадров в секунду

Двойной подвес

Механический подвес основной камеры представляет собой 3-осевой механический шарнир «pitch-roll-yaw» со следующими характеристиками:

  • Ограничители продольного наклона: -116°/+176°
  • Ограничители крена: +/- 36°
  • Ограничители рысканья: +/- 48°

Механический подвес системы восприятия — это одноосевой подвес со следующими характеристиками:

  • Конечные ограничители по тангажу: -107°/+204°
  • Время перемещения от одного конечного ограничителя до другого: 300 мс

Система восприятия имеет 311° хода (из которых 296° не маскируется корпусом беспилотника), что позволяет обеспечить и восприятие назад.

Мгновенное вертикальное поле зрения и ограничители системы восприятия ANAFI Ai.

Система была разработана таким образом, что:

  • Лопасти пропеллера не попадают в поле зрения основной камеры
  • Основная камера не закрывает поле зрения системы восприятия
  • Основная камера и система восприятия могут полностью откидываться назад для защиты объективов, во время хранения или в случае чрезвычайной ситуации в полёте


Горизонтальное поле зрения системы восприятия ANAFI Ai.

При отклонении назад система восприятия переходит в крайнее верхнее положение, обеспечивая тем самым чёткий обзор.

Восприятие ANAFI Ai в полностью откинутом положении для полёта назад.

Реконструкция окружающей среды

Реконструкция окружающей трёхмерной среды для автономного полёта выполняется в два этапа:

  1. Извлечение информации о глубине из восприятия в виде карт глубины
  2. Объединение данных карт глубины в трёхмерную сетку заполнения

Для получения карт глубины от датчиков восприятия используются два метода:

  1. Глубина на основе стереосовмещения
  2. Глубина от движения

Глубина от стереосоответствия

Основной метод извлечения информации о глубине основывается на параллаксе между двумя стереокамерами системы восприятия. Фотографируя окружающую среду в одном направлении, но с двух разных позиций, объекты в поле зрения системы восприятия оказываются в разном положении на изображениях, полученных двумя камерами. Чем ближе объект, тем больше разница в положении.

Таким образом, стратегия заключается в определении точек на изображениях, полученных левой и правой стереокамерами, соответствующих одному и тому же объекту в поле зрения системы восприятия, и измерении разницы в положении этих точек на двух изображениях. Эта разница называется диспаратностью и измеряется в количестве пикселей.


Иллюстрация принципа стереозрения — красная 3D точка находится в разных позициях на левом и правом изображениях.

Затем диспаратность может быть связана с глубиной каждой из этих точек с помощью следующего соотношения depth = focal (фокусное расстояние) * baseline (базовая линия) / disparity (диспаратность), где глубина и базовая линия выражены в одних и тех же единицах, а фокусное расстояние и диспаратность выражены в количестве пикселей.

Результат вычислений принимает форму карты глубины размером 176 × 90 пикселей, для которой значение каждого пикселя соответствует глубине в метрах. Карта глубины обновляется с частотой 30 Гц.

Пример изображения, снятого правой камерой системы восприятия ANAFI Ai (слева), и соответствующей глубины, полученной с помощью стереосопоставления (справа). Цветовая карта переходит от красного (Ближе) к фиолетовому (Дальше) — белый цвет означает «Вне досягаемости».

Непосредственным результатом этого является то, что глубина, измеренная этим методом, дискретизирована, так как диспаратность может принимать только дискретные значения (количество пикселей). 3D-точка, находящаяся достаточно далеко от системы восприятия и создающая теоретическую диспаратность меньше одного пикселя, будет считаться бесконечной, так как соответствующая фактическая, дискретная диспаратность будет равна 0. Точность метода стереосопоставления уменьшается с увеличением расстояния, хотя существуют методы, позволяющие уменьшить это явление путем достижения субпиксельной дискретизации.


Дискретизированная глубина, измеренная методом «стереосовмещения», в сравнении с «истинной глубиной».

Кроме того, диспаратность расходится по мере приближения глубины к нулю. Поскольку количество пикселей в изображениях ограничено, ограничено и значение диспаратности. Как следствие, существует минимальная глубина, при которой система восприятия слепа. Значение этой минимальной глубины составляет 36 см для ANAFI Ai.

О калибровке: каждая пара стереокамер калибруется заводом-изготовителем, чтобы точно измерить небольшие расхождения, которые могут существовать между двумя камерами, и компенсировать их в бортовом расчёте глубины.

Пользователь также может повторно откалибровать пару стереокамер с помощью тестового шаблона поставляемого в комплекте с дроном. В частности, в некоторой степени дрон способен обнаружить потенциальные ошибки калибровки, которые могут возникнуть в течение его срока службы. В этом случае программное обеспечение дрона попытается отрегулировать и компенсировать их, а если это не удастся, появится уведомление с запросом на повторную калибровку.

Глубина от движения

Движение дрона также может быть использовано для сбора изображений окружающей среды с разных точек зрения и, таким образом, восстанавливать информацию о глубине. Этот метод называется глубиной от движения, или монокулярным восприятием, поскольку для сбора информации о глубине достаточно одной движущейся камеры.

Принцип работы схож со стереозрением, но вместо сравнения изображений окружающей среды, полученных разными наблюдателями в одно и то же время, при восприятии сравниваются изображения окружающей среды, полученные одним и тем же наблюдателем в разное время. Если дрон движется, то изображения от этого уникального наблюдателя будут получены с разных точек зрения. Зная положение, в котором был сделан каждый кадр, можно триангулировать точки, соответствующие одной и той же особенности на разных изображениях, и вернуть их в 3D.

На выходе получается трёхмерное облако точек, содержащее до 500 точек для ANAFI Ai, генерируемое с частотой 10 Гц.


Пример облака точек, созданного на основе глубины от движения — цветовая карта переходит от красного (Ближе) к фиолетовому (Дальше).

Алгоритм глубины от движения в ANAFI Ai обычно генерирует меньше информации (разреженное облако точек), чем алгоритм стереосопоставления, и требует, чтобы дрон двигался для сбора информации. Кроме того, этот алгоритм не может извлечь информацию в точном направлении движения (по крайней мере, для прямых трансляций), поскольку в этом направлении объекты на изображениях выглядят почти неподвижными (фокус расширения).

Однако при этом он имеет лучший диапазон обнаружения (теоретически бесконечный диапазон), чем метод стереосопоставления.

Сетка заполнения

Информация о глубине, полученная с помощью алгоритмов стерео- и монокулярного восприятия, интегрируется в сетку заполнения. Эта сетка дискретизирует трёхмерную окружающую среду в трёхмерные кубы, называемые вокселями. Каждому вокселю приписывается вероятность быть занятым препятствием или, наоборот, быть свободным от препятствия.

Для интеграции информации о глубине в сетке заполнения используется алгоритм лучевой передачи. Для каждого пикселя карты глубины, полученной в результате стереосопоставления, преобразуется в трёхмерную точку, а для каждой точки облака точек — в глубину, полученную в результате движения:

  • В сетке заполнения проводится луч от позиции системы восприятия до позиции 3D-точки.
  • Вероятность занятости вокселя, содержащего 3D точку, увеличивается.
  • Вероятность занятости всех вокселей, пересеченных лучом, кроме того, который содержит 3D-точку, уменьшается.

Таким образом, сетка действует как временной фильтр информации о глубине, поглощая любые потенциальные шумы при измерении глубины, и как память о предыдущих измерениях, что позволяет ориентироваться в сложных средах даже при отсутствии непрерывного 360° поля зрения системы восприятия.


Пример сетки заполнения. На вид правой стереокамеры накладываются воксели с высокой степенью уверенности в том, что они заняты, с цветом от красного (Близко) до фиолетового (Далеко).

Сетка заполнения является основой для алгоритмов планирования движения, используемых ANAFI Ai для автономного полёта и обхода препятствий.

Обход препятствий

Благодаря знаниям о трёхмерной среде окружающей дрон, хранящимся в сетке заполнения, можно обеспечить ANAFI Ai возможность обхода препятствий. Это обеспечивает значительную дополнительную безопасность для автономных миссий, но также полезно и для ручного полёта, особенно в случае ухудшения прямой видимости между пилотом и дроном.

Каждые 30 мс ANAFI Ai предсказывает, какой будет номинальная траектория полёта на коротком временном горизонте в будущем. Это предсказание выводится исходя из ссылок, отправленных пользователем, будь то команды пилотирования с пульта, путевые точки для присоединения к плану полёта или вводимая траектория. Затем, используя имитированную внутреннюю модель дрона, алгоритм перепланирования вычисляет наименьшие возможные поправки к этой предсказанной номинальной траектории, которые делают её свободной от столкновений и выполнимой для дрона.


Пример скорректированной траектории, вычисленной алгоритмом обхода препятствий в ответ на столкновение эталонной траектории с деревом.

Система избегания препятствий ANAFI Ai была разработана для работы на скоростях до:

  • Горизонтальный полёт: 29 км/ч
  • Набор высоты: 14 км/ч
  • Снижение: 11 км/ч

Эффективность избегания ограничена в условиях дождя или сильного ветра, при слабом освещении или в условиях нарушенной спутниковой навигации. Кроме того, перед полётом необходимо убедиться, что объективы системы восприятия чистые.

Полётные миссии

Ключевые особенности

Air SDK (см. раздел SDK) позволяет разработчикам получить доступ к каждому датчику дрона, камере, интерфейсу подключения и автономной функции. Поэтому они могут настраивать поведение дрона для создания полётных миссий. Каждая полётная миссия содержит набор основных моделей поведения или режимов:

  • На земле: поведение при остановленных двигателях, например, калибровка датчиков.
  • Взлёт: различные стратегии взлёта
  • Зависание: удержание фиксированной точки
  • Полёт: функции ручного и автономного полёта
  • Посадка: различные стратегии посадки
  • Критический: при обнаружении критического состояния

Пользовательские миссии полёта могут создавать новые модели поведения или повторно использовать их из миссии по умолчанию.

Цена и доступность

Старт продаж беспилотника ANAFI Ai намечен на сентябрь 2021 года. Информация о цене по настоящий момент не раскрывается. Мы продолжаем следить за поступающей информацией и обязательно дополним этот раздел позднее.

Документация для скачивания

Документация для ознакомления с продуктом от разработчика:

  1. Скачать полную техническую документацию от разработчика
  2. Скачать спецификацию продукта от разработчика

Видео

Лучшие обзоры ANAFI Ai от разработчика и пользователей

Предобзор в рамках выставки UAV Expo 2021.

Распаковка и первый полёт.

Тестовый полёт дрона на дальность при 4G подключении. Итоговое время полёта составило 29 минут при средней скорости горизонтального полёта 58 км/ч (16 м/с). За это время дрон смог преодолеть 27 км. Также можно заметить, что полёт осуществлялся в условиях сильного ветра, о чём постоянно предупреждала система дрона.

3D моделирование дома в 1 клик.

Пример работы дрона в режиме 3D картирования.