但它只能飞这么快,超过一定的阈值,它一定会撞上东西。这个潜在的“封顶”速度值不仅取决于生物学(如翼展),更取决于其环境的密度。麻省理工学院和哈佛大学研究人员认为,这是对无人驾驶飞机和其他飞行器制造商重要的一课。
大多数无人驾驶飞机飞行速度相对较慢,尤其是在低海拔地区,它们需要足够时间对可能遇到的障碍作出反应。哈佛和麻省理工学院机器人专家和生物学家在研究苍鹰和其他鸟类的飞行,旨在改进算法,使无人机更迅速地巡航,通过森林、市区或其他杂乱环境。
苍鹰无法提前看到飞行前方的路况,它必须判断森林的密度,并假设自己找到一个入口。航空学教授埃米利奥·弗拉佐利将这比作在边远地区滑雪。你不知道下一棵树长在哪里,但还是下坡了,因为你假设可以边滑边浏览周围环境。不过,如果太快了,你可能没有时间来急停或绕行以避开前方的树。所以,明智的做法是,服从那个天生而来、经你强化了、又由现场环境决定的速度限制。当然,将这些写入机器人程序还是挺困难的。
弗拉佐利和一些毕业生设计了一个微分方程,表达鸟在一个给定速度、在给定区域中所有可能的位置。他们借助生态学家使用的统计分布模型给森林建模,然后计算出鸟以各种速度飞行撞到树的概率。他们揭示了,对于任何给定的树密度(或选择的其他障碍),都有一个速度的“封顶”值,超过它,就谈不上所谓的“无碰撞轨迹”了。鸟儿就可能会碰撞,因为它来不及避开障碍。
弗拉佐利说:“如果在临界速度以下飞行,那么我总能避开树木而飞行的可能性就很高。”
这个理论上的速度限制方程可以推广到任何充满障碍的环境,不管是真实的森林,还是高楼大厦林立的城市等。一架无人驾驶飞机想要顺畅飞行,严守自己的速度封顶值是必须的。
小云