A modern repülőgépek navigációs rendszerei és fejlett szenzorai rendkívüli pontossággal képesek meghatározni a jármĹą helyzetét és mozgását. Arról azonban nem adnak információt, hogy milyen veszélyek közelednek a környezetből – például más repülőgépek, drónok, madárrajok vagy váratlan akadályok. 

A repülésbiztonság növelése érdekében a HUN-REN SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriumában (SCL) a Számítógépes Optikai Érzékelés és Feldolgozás Kutatólaboratóriummal (COSP) együttmĹąködve ezen a hiányosságon dolgoznak: céljuk, hogy a repülőgépek kamerák és intelligens képfeldolgozó algoritmusok segítségével érzékeljék környezetüket, és képesek legyenek reagálni is rá. 

A HUN-REN SZTAKI kutatói olyan képalapú technológiákat fejlesztenek, amelyek lehetővé teszik, hogy a légi jármĹąvek ne csak navigáljanak, hanem észleljék és értelmezzék is környezetüket, sőt külső beavatkozás nélkül reagáljanak a változó helyzetekre – sokszor olyan esetekben, amikor a hagyományos szenzorok már nem nyújtanak megoldást. „A saját helyzetünk és mozgásunk ismerete csak a történet egyik fele – magyarázza Bauer Péter, az SCL kutatója. – Környezetérzékelés nélkül még a legpontosabban navigáló repülőgép is vak lehet a közvetlen veszélyekkel szemben.”

A nagy utasszállító repülőgépek esetében ezt részben ellensúlyozza a légiforgalmi irányítás és a fedélzeti ütközéselkerülő rendszerek, amelyek segítségével a repülőgépek megosztják egymással pozíciójukat, magasságukat és sebességüket. Az alacsonyabb légtérben azonban – különösen ott, ahol kisebb repülőgépek és drónok repülnek – ezek a rendszerek gyakran hiányoznak, vagy használatuk nem kötelező. A drónok például egyre gyakrabban találkozhatnak más drónokkal vagy könnyĹą repülőgépekkel, amelyek nem láthatók a légiforgalmi irányítás számára, és fedélzeti jeladóval sem rendelkeznek. Ilyen környezetben a biztonság nagyrészt a megfelelő környezetérzékelésen múlik.

Látni és elkerülni

Az SZTAKI egyik úttörő fejlesztése éppen erre a problémára kínál megoldást. „Egy drónra szerelt kamera segítségével teljesen autonóm módon észlelni tudjuk a másik légi jármĹąvet, meg tudjuk állapítani, hogy veszélyt jelent-e, és időben végre tudjuk hajtani az elkerülő manővert” – mondja Bauer Péter. A projekt különlegessége, hogy minden döntést maga a jármĹą hozott meg: nem vett részt benne emberi kezelő, és a számításokat sem egy felhőben mĹąködő nagy teljesítményĹą számítógép végezte. „A kis drónok mérete, tömege és energiaigénye erősen korlátozott, ezért minden olyan megoldás, amely helyben képes mĹąködni, rendkívül fontos” – teszi hozzá a kutató.

A kamera mint tartalék szenzor

A gépi látás a repülés más területein is hasznos lehet. A SZTAKI kutatói több projektben is vizsgálták, miként lehet a kamerákat tartalék szenzorként használni abban az esetben, ha a hagyományos rendszerek meghibásodnak vagy megbízhatatlanná válnak.

Az Európai Unió által finanszírozott, az ONERA francia kutatóközpont vezetésével megvalósult VISION kutatási programban az SCL és a COSP feladata az volt, hogy kameraképek alapján határozza meg a repülőgép futópályához viszonyított helyzetét leszállás közben. A mĹąszeres leszállító rendszerek rádiójelekkel vezetik a repülőgépeket a futópályákhoz, és egyre gyakoribbak az ezt kiegészítő GPS-alapú megoldások is. Mindkét módszer azonban érzékeny lehet külső zavarokra: interferencia, váratlan objektumok vagy akár szándékos jelzavarás is befolyásolhatja mĹąködésüket. Ilyenkor a képalapú navigáció tartalékként és ellenőrzési mechanizmusként mĹąködhet. „A GPS-jelek megzavarásával a repülőgép eltéríthető a tervezett útvonalról, miközben az autopilóta azt hiheti, hogy minden rendben van – mondja Bauer Péter. – A képfeldolgozás ebben az esetben valóságellenőrzést végez: a kamera képét összeveti azzal, aminek a környezetben lennie kellene, így a rendszer észlelheti az eltéréseket.”

Nemrég a SZTAKI kutatói egy másik problémára is innovatív megoldást találtak. Az úgynevezett tanúsított drónokra vonatkozó európai előírások szerint a jármĹą irányítórendszerének akkor is biztonságosan kell mĹąködnie, ha az egyik szenzor meghibásodik. A hagyományos megoldás több szenzor és GPS-vevő alkalmazása, gyakran hármas redundanciával: ha a három szenzor közül az egyik hibás adatot ad, a másik kettő egyező mérését tekintik helyesnek.

„De mi történik akkor, ha csak két szenzor marad, és azok eltérő adatokat szolgáltatnak? Honnan tudja a rendszer, melyik hibás?” – veti fel Bauer Péter. „A mi megközelítésünk egyszerĹą és praktikus: a drónokon általában amúgy is van kamera, ezért ilyenkor ezt használjuk harmadik szenzorként. Így a rendszer képes feloldani az ellentmondást, és biztonságosan tovább mĹąködni.” A megoldás annyira újszerĹą, hogy várhatóan hamarosan szabadalmi oltalmat is kap.

A gépi látás új korszakot hoz

A környezet pontos érzékelése mindig kulcsfontosságú volt a repülésben. A képfeldolgozás és a gépi látás terén elért legújabb eredmények azonban már azt is lehetővé teszik, hogy a gyorsan terjedő kis légi jármĹąvek – drónok és könnyĹą repülőgépek – is érzékeljék környezetüket, és önállóan reagáljanak a váratlan helyzetekre. „Ami öt évvel ezelőtt még megvalósíthatatlannak tĹąnt, ma már elérhető – mondja Bauer Péter. – A fedélzeti eszközök kisebbek, könnyebbek és energiatakarékosabbak lettek, miközben a kameratechnológia is rengeteget fejlődött. Ezek a változások olyan kutatásokat tesznek lehetővé, amelyek alapvetően növelik a repülés biztonságát.”

English Summary

Researchers at HUN-REN SZTAKI are developing vision-based technologies that enable aircraft and drones to perceive and interpret their surroundings using onboard cameras and intelligent image processing. While modern navigation systems can determine a vehicle’s position with high precision, they typically provide little information about nearby hazards such as other drones, aircraft, or unexpected obstacles. The new approaches allow aerial vehicles to detect potential collisions and perform avoidance maneuvers autonomously, even in environments where traditional air-traffic systems or sensors are unavailable. The researchers are also exploring how cameras can serve as backup sensors when conventional navigation systems—such as GPS—are disrupted or fail. These advances could significantly improve the safety and autonomy of the rapidly growing number of small aerial vehicles operating in low-altitude airspace.