मानवरहित हवाई वाहन (यूएवी), जिन्हें आमतौर पर ड्रोन के रूप में जाना जाता है, पर्यावरण की निगरानी और खोज के लिए अत्यधिक प्रभावी प्रणाली साबित हुए हैं।इन स्वायत्त उड़ान रोबोटों का उपयोग विस्तृत मानचित्र और वास्तविक दुनिया के वातावरण के त्रि-आयामी (3डी) विज़ुअलाइज़ेशन बनाने के लिए भी किया जा सकता है।

सन यात-सेन यूनिवर्सिटी और हांगकांग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने हाल ही में SOAR पेश किया, एक ऐसी प्रणाली जो यूएवी की एक टीम को एक साथ खोज और तस्वीरें खींचकर तेजी से और स्वायत्त रूप से वातावरण का पुनर्निर्माण करने की अनुमति देती है।यह प्रणाली, एक पेपर में पेश की गईप्रकाशितपरarXivप्रीप्रिंट सर्वर और सेट पर प्रस्तुत किया जाएगाइंटेलिजेंट रोबोट और सिस्टम (आईआरओएस) 2024 पर आईईईई/आरएसजे अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन, इसमें शहरी नियोजन से लेकर वीडियोगेम वातावरण के डिज़ाइन तक कई अनुप्रयोग हो सकते हैं।

पेपर के सह-लेखक मिंगजी झांग ने टेक एक्सप्लोर को बताया, "हमारा पेपर यूएवी का उपयोग करके कुशल और उच्च गुणवत्ता वाले 3डी पुनर्निर्माण की बढ़ती आवश्यकता से उपजा है।"

"हमने देखा कि मौजूदा विधियां अक्सर दो श्रेणियों में आती हैं: मॉडल-आधारित दृष्टिकोण, जो पूर्व सूचना पर निर्भरता के कारण समय लेने वाली और महंगी हो सकती हैं, और मॉडल-मुक्त विधियां, जो एक साथ खोज और पुनर्निर्माण करती हैं लेकिन स्थानीय द्वारा सीमित हो सकती हैंयोजना संबंधी बाधाएँ। हमारा लक्ष्य एक ऐसी प्रणाली विकसित करके इस अंतर को पाटना था जो दोनों दृष्टिकोणों की ताकत का लाभ उठा सके।"

झांग और उनके सहयोगियों द्वारा हाल के अध्ययन का प्राथमिक उद्देश्य एक विषम बहु-यूएवी प्रणाली बनाना था जो एक साथ वातावरण का पता लगा सके और तस्वीरें एकत्र कर सके, डेटा एकत्र कर सके जिसका उपयोग पर्यावरण के पुनर्निर्माण के लिए किया जा सके।ऐसा करने के लिए, उन्होंने सबसे पहले वृद्धिशील दृष्टिकोण निर्माण के लिए एक तकनीक विकसित करने की योजना बनाई जो समय के साथ प्राप्त दृश्य जानकारी के अनुकूल हो।

इसके अलावा, टीम ने एक कार्य असाइनमेंट रणनीति विकसित करने की योजना बनाई है जो मल्टी-यूएवी टीम की दक्षता को अनुकूलित करेगी, यह सुनिश्चित करेगी कि यह पर्यावरण के पुनर्निर्माण के लिए आवश्यक डेटा लगातार एकत्र करे।अंत में, टीम ने अपने प्रस्तावित सिस्टम की प्रभावशीलता का आकलन करने के लिए सिमुलेशन की एक श्रृंखला चलाई।

झांग ने बताया, "SOAR एक LiDAR-विज़ुअल विषम बहु-यूएवी प्रणाली है जिसे तेजी से स्वायत्त 3D पुनर्निर्माण के लिए डिज़ाइन किया गया है।""यह यूएवी की एक टीम को नियोजित करता है: तेजी से दृश्य अन्वेषण के लिए LiDAR से सुसज्जित एक एक्सप्लोरर और विस्तृत छवियों को कैप्चर करने के लिए कैमरों के साथ कई फोटोग्राफर।"

3डी पुनर्निर्माण बनाने के लिए, टीम की प्रस्तावित प्रणाली विभिन्न चरणों को पूरा करती है।सबसे पहले, एक यूएवी जिसे वे "एक्सप्लोरर" के रूप में संदर्भित करते हैं, सतह सीमा-आधारित रणनीति को नियोजित करते हुए एक वातावरण को कुशलतापूर्वक नेविगेट और मैप करता है।

जैसे-जैसे यह यूएवी धीरे-धीरे पर्यावरण का मानचित्रण करता है, टीम का सिस्टम क्रमिक रूप से ऐसे दृष्टिकोण उत्पन्न करता है जो सामूहिक रूप से चित्रित वातावरण में सतहों के पूर्ण कवरेज को सक्षम करेगा।अन्य यूएवी, जिन्हें फ़ोटोग्राफ़र कहा जाता है, फिर इन साइटों पर जाएंगे और वहां दृश्य डेटा एकत्र करेंगे।

झांग ने कहा, "कार्यभार को संतुलित करने और कार्य की निरंतरता बनाए रखने के लिए, कंसिस्टेंट-एमडीएमटीएसपी पद्धति का उपयोग करके दृष्टिकोण को क्लस्टर किया जाता है और फोटोग्राफरों को सौंपा जाता है।""प्रत्येक फ़ोटोग्राफ़र निर्दिष्ट दृष्टिकोण से छवियों को कैप्चर करने के लिए एक इष्टतम पथ की योजना बनाता है। एकत्रित छवियों और उनके संबंधित पोज़ का उपयोग एक बनावट वाले 3D मॉडल को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।"

SOAR की एक अनूठी विशेषता यह है कि यह LiDAR और विज़ुअल सेंसर दोनों द्वारा डेटा संग्रह को सक्षम बनाता है।यह पर्यावरण की कुशल खोज और उच्च गुणवत्ता वाले पुनर्निर्माण के उत्पादन को सुनिश्चित करता है।

झांग ने कहा, "हमारा सिस्टम गतिशील रूप से बदलती दृश्य जानकारी को अनुकूलित करता है, न्यूनतम दृष्टिकोण के साथ इष्टतम कवरेज सुनिश्चित करता है।""यूएवी को लगातार कार्य सौंपने से, यह स्कैनिंग दक्षता में भी सुधार करता है और फोटोग्राफरों के लिए अनावश्यक चक्कर कम करता है।"

झांग और उनके सहयोगियों ने सिमुलेशन की एक श्रृंखला में अपनी प्रस्तावित प्रणाली का मूल्यांकन किया।उनके निष्कर्ष अत्यधिक आशाजनक थे, क्योंकि SOAR को पर्यावरण पुनर्निर्माण के लिए अन्य अत्याधुनिक तरीकों से बेहतर प्रदर्शन करते पाया गया।

झांग ने कहा, "हमारे अध्ययन की एक प्रमुख उपलब्धि तेजी से स्वायत्त हवाई पुनर्निर्माण के लिए एक उपन्यास ढांचे की शुरूआत है।""इस ढांचे के केंद्र में कई प्रमुख एल्गोरिदम का विकास है जो एक वृद्धिशील डिजाइन को नियोजित करता है, जो वास्तविक समय की योजना क्षमताओं और समग्र दक्षता के बीच एक महत्वपूर्ण संतुलन बनाता है, जो ऑनलाइन और गतिशील पुनर्निर्माण कार्यों के लिए आवश्यक है।"

भविष्य में, SOAR का उपयोग वास्तविक दुनिया की समस्याओं की एक विस्तृत श्रृंखला से निपटने के लिए किया जा सकता है जिनके लिए 3D वातावरण के तेज़ और सटीक पुनर्निर्माण की आवश्यकता होती है।उदाहरण के लिए, इसका उपयोग शहरों और बुनियादी ढांचे के विस्तृत 3डी मॉडल बनाने या इतिहासकारों को देश की सांस्कृतिक विरासत को संरक्षित करने, ऐतिहासिक स्थलों और कलाकृतियों के पुनर्निर्माण में मदद करने के लिए किया जा सकता है।

झांग ने कहा, "SOAR का उपयोग आपदा प्रतिक्रिया और मूल्यांकन के लिए भी किया जा सकता है।""विशेष रूप से, यह उत्तरदाताओं को प्राकृतिक आपदाओं के बाद क्षति का तेजी से आकलन करने और बचाव और पुनर्प्राप्ति प्रयासों की योजना बनाने की अनुमति दे सकता है।"

टीम की प्रणाली बुनियादी ढांचे और निर्माण स्थलों के निरीक्षण में अतिरिक्त योगदान दे सकती है, जिससे श्रमिकों को इन स्थानों को स्पष्ट रूप से मैप करने की अनुमति मिलेगी।अंत में, इसका उपयोग वास्तविक शहरों और प्राकृतिक परिदृश्यों से प्रेरित वीडियो गेम वातावरण के 3डी मॉडल बनाने के लिए किया जा सकता है।

झांग ने कहा, "हम इस क्षेत्र में भविष्य के शोध की संभावनाओं को लेकर उत्साहित हैं।""हमारी योजनाओं में सिम-टू-रियल गैप को पाटना शामिल है: हमारा लक्ष्य एसओएआर को सिमुलेशन से वास्तविक दुनिया के वातावरण में बदलने से जुड़ी चुनौतियों से निपटना है। इसमें स्थानीयकरण त्रुटियों और संचार व्यवधान जैसे मुद्दों को संबोधित करना शामिल होगा जो वास्तविक दुनिया की तैनाती में हो सकते हैं।।"

अपने अगले अध्ययन के हिस्से के रूप में, शोधकर्ता नई कार्य आवंटन रणनीतियों को विकसित करने की योजना बना रहे हैं जो विभिन्न यूएवी के बीच समन्वय और जिस गति से वे वातावरण का मानचित्रण करते हैं, उसमें और सुधार कर सकते हैं।अंत में, वे अपने सिस्टम में दृश्य भविष्यवाणी और सूचना प्रसंस्करण मॉड्यूल जोड़ने की योजना बना रहे हैं, क्योंकि इससे किसी दिए गए वातावरण की संरचना का अनुमान लगाने की अनुमति मिल सकती है, जिससे पुनर्निर्माण प्रक्रिया में और तेजी आएगी।

"हम सक्रिय पुनर्निर्माण तकनीकों के कार्यान्वयन का भी पता लगाएंगे, जहां सिस्टम प्राप्त होता हैरियल टाइमपुनर्निर्माण प्रक्रिया के दौरान प्रतिक्रिया," झांग ने कहा।

"यह SOAR को तुरंत अपनी योजना को अनुकूलित करने और बेहतर परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देगा। इसके अलावा, हम योजना प्रक्रिया में सीधे कैमरा कोण और छवि गुणवत्ता जैसे कारकों को शामिल करने की जांच करेंगे, जो यह सुनिश्चित करेगा कि कैप्चर की गई छवियां उत्पन्न करने के लिए अनुकूलित हैंउच्च गुणवत्ता वाले 3डी पुनर्निर्माण। ये अनुसंधान दिशाएं एसओएआर की क्षमताओं को आगे बढ़ाने और स्वायत्त 3डी की सीमाओं को आगे बढ़ाने के रोमांचक अवसरों का प्रतिनिधित्व करती हैंपुनर्निर्माणयूएवी का उपयोग करना।"अधिक जानकारी:

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