Working Smarter by IoT & Digital Transformation

IoT và Computer Vision sẽ là công nghệ chính thúc đẩy sự phát triển của Drone

0 262

Đã qua rồi thời sử dụng máy bay không người lái gắn liền với lĩnh vực quân sự hoặc được coi là một sở thích giải trí. Các ngành công nghiệp khác nhau đang thử nghiệm các cách có thể để sử dụng máy bay không người lái.  Và trong một số ngành công nghiệp đặc biệt hiệu quả trong việc tận dụng tiềm năng của máy bay không người lái, nhờ vào sự phát triển của các công nghệ đứng đằng sau phần mềm bay không người lái bao gồm : Internet of Things (IoT) và Computer Vision (CV).

ỨNG DỤNG DRONE – THỊ TRƯỜNG ĐANG THAY ĐỔI

Doanh số của máy bay không người lái (UAV), dự kiến ​​sẽ tăng gấp ba trong hai đến ba năm tới, theo báo cáo của Cục Hàng không Liên bang (FAA) . Điều này có nghĩa là không chỉ số lượng máy bay không người lái ngày càng tăng mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng, một khi chúng ngày càng phổ biến hơn cho ứng dụng thương mại. Việc sử dụng máy bay không người lái hiện nay tập trung vào các case study thích hợp – trước hết là quân sự và giải trí.

Nhưng tình hình đang thay đổi, nhiều khoản đầu tư đang đến vào khu vực phát triển máy bay không người lái, cung cấp cho sự tiến bộ của nó. Các công ty công nghệ tên tuổi đã bắt đầu các dự án hợp tác khác nhau, hợp nhất chuyên môn khác nhau và hoạt động cho sự phát triển thị trường. Chẳng hạn, tháng 5 năm 2018 Microsoft đã công bố quan hệ đối tác mới  với DJI liên quan đến việc sản xuất máy bay không người lái với các công nghệ IoT của gã khổng lồ công nghệ .

Quảng cáo

Drone DJI Phantom 4 Pro

Thứ hai là sự liên tục giảm chi phí của các thành phần được sử dụng trong sản xuất drone cung cấp cho việc giảm chi phí công nghệ và kết quả là giá của một máy bay không người lái thấp hơn trong tương lai.

ĐIỀU GÌ TẠO NÊN CÔNG NGHỆ COMPUTER VISION TRONG CÁC GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG DRONE

Để ứng dụng thương mại thành công, máy bay không người lái cần sở hữu các tính năng chính sau:

  • Thu thập dữ liệu đáng tin cậy , xảy ra trong chuyến bay của máy bay không người lái;
  • Các thành phần phần cứng đáng tin cậy , thực hiện chức năng thu thập dữ liệu.

Các thành phần được sử dụng để thu thập dữ liệu bao gồm máy ảnh và cảm biến, được cài đặt sẵn trên máy bay không người lái. Và trong khi các mẫu máy ảnh khác nhau thực hiện cùng chức năng, các cảm biến khác nhau trong ứng dụng và dữ liệu được thu thập.

Các cảm biến được sử dụng thường xuyên trong Drone

Quảng cáo

  • Cảm biến đa bán cầu và Hyperspectral , xác định các vùng nhìn thấy (đỏ, lục và lam), hồng ngoại và cực tím trong phổ điện từ;
  • Cảm biến phát hiện ánh sáng và phạm vi (hoặc nắp) , đo khoảng cách đến vật thể bằng cách chiếu sáng mục tiêu bằng tia laser và phân tích ánh sáng phản xạ;
  • Photorammetry, dựa trên nguyên tắc biến đổi các vật thể trên các hình ảnh được chụp (tức là các bức ảnh), từ 2D thành mô hình 3D;
  • Cảm biến phát hiện nhiệt , hoạt động như một camera chụp ảnh nhiệt và cho phép người dùng drone có được bản đồ 3D của các tòa nhà và cảnh quan;
  • Cảm biến Bản đồ độ cao kỹ thuật số (DEMS) , đo độ trễ của tín hiệu ánh sáng giữa máy ảnh và chủ thể cho từng điểm của hình ảnh.

IOT VÀ DRONE: LÀM THẾ NÀO NHỮNG CÔNG NGHỆ NÀY HÒA TRỘN VÀO CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ HÌNH ẢNH THÔNG MINH

Một máy bay không người lái, được trang bị máy ảnh và cảm biến khác nhau thuộc các loại khác nhau, có khả năng thu thập khối lượng dữ liệu lớn, điều mà con người không dễ dàng truy cập. Nhưng một máy bay không người lái có thể nhiều hơn một người thu thập dữ liệu đơn thuần, vì nó có thể kết nối với các thiết bị thu thập dữ liệu khác và truyền dữ liệu đã thu thập đến một nhà điều hành (tức là Ground Station, hoặc GS), được kết nối trong một hệ sinh thái IoT duy nhất. Trong đó có tính đến một số lượng lớn các cảm biến, thu thập dữ liệu rộng rãi, một máy bay không người lái cần đủ băng thông để kết nối với các thiết bị khác và chuyển động để truyền dữ liệu tới GS trong thời gian thực hoặc gần thời gian thực. Ngày nay, hầu hết các máy bay không người lái công nghiệp phổ biến như Mavic Pro2 và tương tự đều sử dụng WiFi cho các mục tiêu này, với tần suất hoạt động bắt đầu từ 2G. Tuy nhiên, vấn đề là sóng WiFi không có ở khắp nơi , vì thế 4G, 5G sẽ là 1 sự lựa chọn sáng giá trong tương lai.

COMPUTER VISION TRONG NHỮNG ỨNG DỤNG DRONE

Các nhà sản xuất Drone đang nghiên cứu ứng dụng các công nghệ COMPUTER VISION tiên tiến kết hợp với Deep Learning và Artificial Intelligence để đưa dữ liệu thu được từ các cảm biến vào hoạt động.

Hoạt động của Drone CV (Drone Computer Vision)

  • Theo dõi đối tượng. Ngày nay, theo dõi đối tượng vẫn là một quá trình thủ công, khi một máy bay không người lái nhận được hướng dẫn từ GS về kích thước mục tiêu, vị trí ban đầu và các thông số khác, để hướng camera trên máy bay để thu được hình ảnh mục tiêu. Mặc dù vậy, mục đích là để làm cho nó tự chủ nhờ vào những thành tựu ‘học tập sâu’ trong việc xây dựng Mạng lưới thần kinh chuyển đổi (С.60). Điều đó có nghĩa là một máy bay không người lái đã thu thập dữ liệu thời gian thực thô trong suốt chuyến bay, xử lý nó bằng hệ thống tình báo trên máy bay trong thời gian thực và đưa ra quyết định độc lập với con người dựa trên dữ liệu được xử lý.
  • Tự điều hướng. Có một bước ngoặt rõ ràng từ một điều khiển từ xa được điều hành bởi một người, hướng tới sự điều hướng tự động của máy bay không người lái được kích hoạt bởi tầm nhìn máy tính. Có được tọa độ GPS được xác định trước về điểm khởi hành và điểm đến, máy bay không người lái có khả năng tìm ra cách tối ưu nhất và đến đó mà không cần điều khiển thủ công nhờ các chức năng Computer Vision kết hợp với tiến bộ Trí tuệ nhân tạo. Tính năng này không chỉ loại trừ các trường hợp kiểm soát mất mát, mà ảnh hưởng tích cực đến dung lượng pin.
  • Phát hiện chướng ngại vật và công nghệ tránh va chạm. Thật không may, tín hiệu điều hướng chỉ GPS không thể giải quyết các vấn đề tránh va chạm. Do đó, đây không phải là trường hợp hiếm hoi khi máy bay không người lái va vào cây cối, đường ống, tòa nhà – hoặc các máy bay không người lái khác. Ở đây cần có một điều kiện cần thiết để cung cấp cho khả năng của drone để phát hiện chướng ngại vật, cả tĩnh và chuyển động, và tránh chúng khi di chuyển ở tốc độ cao.

Hệ thống tránh va chạm của Drone hoạt động như thế nào

Hệ thống tránh va chạm bao gồm 2 yếu tố chính:

  • Cảm biến phát hiện chướng ngại vật để quét môi trường xung quanh (có thể là tầm nhìn, siêu âm, hồng ngoại, ToF, v.v.);
  • Công nghệ SLAM (viết tắt của công nghệ ‘Bản địa hóa và Bản đồ đồng thời’), tạo ra các hình ảnh nhận được thành bản đồ 3D, được xây dựng với dữ liệu từ các cảm biến. Phần mềm này thực hiện phân tích hình ảnh, trích xuất dữ liệu, phân tích dữ liệu và cung cấp phản hồi thời gian thực nếu phát hiện chướng ngại vật.

Cho đến nay, thách thức lớn nhất đối với các nhà phát triển là phát triển phần mềm, đủ nhanh và đủ chính xác để phân tích dữ liệu chuyển động, tính đến tốc độ của máy bay không người lái và thời gian cần thiết để định tuyến từ đường đua.

NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI VIỆC ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG CÁC GIẢI PHÁP DRONE

  • Cạn pin . Tiêu thụ điện năng là một vấn đề quan trọng và là một trong những điểm nghẽn chính đối với ngành sản xuất máy bay không người lái. Ngày nay, phần lớn các nhà sản xuất drone sử dụng pin Lithium Polymer được gọi là pin LiPo. Hầu hết các máy bay không người lái tiên tiến về mặt kỹ thuật có thể ở trên không trong khoảng 30 phút và các nhà phát triển đang vật lộn để tìm một công suất tối ưu cho tỷ lệ trọng lượng, điều này sẽ cho phép một máy bay không người lái ở trên không lâu nhất có thể mà không tăng trọng lượng lớn .
  • Công nghệ cảm biến chưa hoàn thiện . Các cảm biến chụp và lưu trữ một tập hợp các hình ảnh, và sau đó biến dữ liệu thành dạng kỹ thuật số để có thể tác động lên. Có công việc liên tục khi làm cho các cảm biến nhỏ hơn và có khả năng thu thập các loại tham số khác nhau. Hiện tại các nhà sản xuất phần cứng vẫn đang cố gắng để có được sự kết hợp hoàn hảo giữa hiệu quả cảm biến và trọng lượng của nó.

Tuy nhiên, phân khúc cảm biến liên tục phát triển, với các công nghệ mới bước vào và phát triển phân khúc sản xuất máy bay không người lái. Do đó, năm 2016 máy bay không người lái có cảm biến độ sâu Time of Flight (ToF) đã xuất hiện trên thị trường. Bằng cách phát ra các xung ánh sáng cực đỏ rất ngắn và đo thời gian quay trở lại, họ có thể thực hiện quét đối tượng, đo khoảng cách và nhiều hơn nữa. Vào tháng 11 năm 2017, các máy bay không người lái gắn cảm biến khí mê-tan đã được đưa ra , do đó cho phép máy bay không người lái bay qua các bãi rác và theo dõi mức độ khí thải được phát ra trong khí quyển. Thêm vào đó, chúng có thể được sử dụng cho khí đốt và dầu, và các ngành công nghiệp năng lượng.

ỨNG DỤNG DRONE TRONG CÔNG NGHIỆP – 5 LĨNH VỰC ỨNG DỤNG HÀNG ĐẦU NĂM 2019

Trong một số lĩnh vực, máy bay không người lái được trao quyền với công nghệ IoT và CV đã được áp dụng, và kết quả đôi khi rất ấn tượng.

  • Ứng dụng Drone trong Nông nghiệp  : Trong nông nghiệp, việc sử dụng máy bay không người lái có thể làm phát triển nông nghiệp chính xác, tức là cung cấp thông tin rộng rãi cho nông dân về tài sản của họ. Nông nghiệp là một lĩnh vực khá bảo thủ, nhưng nó đang thích nghi từng bước với phương pháp ‘canh tác thông minh’, sử dụng máy bay không người lái được kết nối và phần mềm lập bản đồ 3D. Máy bay không người lái đóng vai trò là một phần của hệ sinh thái IoT: các cảm biến của chúng thu thập dữ liệu về trạng thái của cây trồng, nước, đất và các thông số khác, cũng như máy ảnh của chúng thúc đẩy học tập sâu và tầm nhìn máy tính trên các luồng video để xác định sâu bệnh, bệnh và thiếu hụt dinh dưỡng trong mùa màng. Tất cả các dữ liệu khâu lại với nhau thành một bức tranh toàn cảnh duy nhất. Dữ liệu được thu thập và phân tích để đưa ra khuyến nghị thêm về việc điều chỉnh lịch tưới nước và bón phân, sử dụng thuốc trừ sâu và các bất thường hiện tại, để tăng năng suất bằng cách giảm chi phí sản xuất.
  • Ứng dụng Drone trong Giám sát site xây dựng : Theo báo cáo của Goldman Sachs , các công ty xây dựng sẽ chi tổng cộng 11,2 tỷ đô la cho máy bay không người lái từ năm 2016 đến 2020, do đó trở thành nhà đầu tư lớn nhất trên thị trường máy bay không người lái thương mại. Kiểm tra trên không theo thời gian thực, được thực hiện bởi máy bay không người lái được trao quyền với các công nghệ CV và được chuyển qua phần mềm để phân tích thêm, cung cấp thông tin sâu rộng về những gì đang xảy ra tại site và nơi có thể phát hiện và xử lý kịp thời các vấn đề. Thêm vào đó, nó bổ sung vào các hoạt động làm việc an toàn hơn, làm việc trong các lĩnh vực khó tiếp cận với người lao động. Một trong những ví dụ điển hình về cách các công ty tên tuổi đang triển khai máy bay không người lái, là Caterpillar. Một trong những nhà sản xuất thiết bị xây dựng lớn nhất đã bắt đầu đầu tư vào máy bay không người lái khởi động Airware vào năm 2017 để kiểm tra mái nhà, công trường xây dựng, hoạt động khai thác và tiện ích.
  • Ứng dụng Drone trong  Kiểm tra cơ sở hạ tầng : Máy bay không người lái có thể thay thế con người trong việc hoàn thành công việc nguy hiểm để duy trì cơ sở hạ tầng. Họ có thể thu thập dữ liệu, khó có thể truy cập hoặc gây nguy hiểm cho con người và chuyển dữ liệu để phát hiện các sự cố cơ sở hạ tầng quan trọng. Ngành dầu khí, cơ sở năng lượng mặt trời, đường dây điện là một trong những nơi đầu tiên áp dụng máy bay không người lái để kiểm tra các cơ sở hoạt động của họ. Một trong những ví dụ đầu tiên là Duke Energy (Bắc Carolina), đã được Cục Hàng không Liên bang cấp phép thử nghiệm máy bay không người lái, được trang bị cảm biến hồng ngoại và camera, tại Trạm hơi nước Marshall ở Sherrills Ford, Bắc Carolina năm 2015.
  • Ứng dụng Drone trong Giao hàng : Một máy bay không người lái giao hàng, đôi khi được gọi là ‘bưu kiện’, có thể được sử dụng để vận chuyển các gói hàng, thực phẩm và các hàng hóa khác. Ví dụ điển hình nhất trong khu vực là Amazon Prime Delivery, được thử nghiệm ở Anh vào năm 2016. Vì dịch vụ này được cho là cung cấp các gói hàng đến các khu vực khác nhau, cả nông thôn và đô thị, rất nhiều trở ngại có thể gặp phải. Đó là lý do tại sao việc cung cấp các chức năng tránh va chạm và nhận dạng đối tượng, được đảm bảo bởi các công nghệ CV tiên tiến, để đảm bảo phân phối an toàn.
  • Ứng dụng Drone trong Di chuyển : Không chỉ bưu kiện, mà mọi người có thể được mang theo bằng máy bay không người lái, như được tin tưởng bởi các công ty như Airbus và Ehang Corp, một nhà sản xuất máy bay không người lái lớn của Trung Quốc. Các thử nghiệm của một máy bay không người lái tự hành hoàn toàn hai hành khách, được tổ chức tại Dubai vào tháng 9 năm 2017, đã đủ thành công để Hoàng tử Dubai, ông Sheikh Hamdan bin Mohammed đưa ra tuyên bố rằng Dubai đang lên kế hoạch thực hiện các chuyến đi tự trị chiếm quarter tổng số chuyến đi 2030. Đối với phiên bản thử nghiệm của drone, họ cung cấp một giải pháp pin thú vị: nó được trang bị 9 hệ thống pin độc lập, mỗi lần mất hai giờ để sạc đầy (nhưng các kế hoạch sẽ giảm đáng kể thời gian sạc lại).

Để tận dụng hết tiềm năng của máy bay không người lái, các nhà phát triển đang chuyển sang khái niệm máy bay không người lái như một thiết bị, kết nối và tự trị cùng một lúc. ‘Connected’ là viết tắt của việc thu thập dữ liệu được xác định trước để phân tích thêm, trong khi ‘tự trị’ ngụ ý khả năng hành động độc lập của con người trong khi chuyển động để phản ứng đúng với các thách thức không được xác định trước như tránh chướng ngại vật. Big Data, được thu thập theo cách này và được phân tích hợp lý, có thể mang lại lợi ích cho một số ngành công nghiệp lớn nhất thế giới và giúp giải quyết các vấn đề lớn nhất của con người.

Bạn đã sẵn sàng để ứng dụng Drone trong lĩnh vực của mình chưa ?

nguồn : R-StyleLab

Đăng ký để nhận ebook
Đăng ký để nhận ebook "Những điều cơ bản cần biết về Smart Factory và công nghệ IoT" từ chúng tôi.
Đăng ký để được nhận ebook "Những điều cơ bản cần biết về Smart Factory và công nghệ IoT".

Để lại bình luận

Địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố.