भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (आईआईटी) बॉम्बे में प्रोफेसर द्वैपायन मुखर्जी और शोध विद्वान चिन्मय गरनायक द्वारा विकसित एक नई नियंत्रण योजना मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) को जीपीएस, अंतर-ड्रोन संचार या केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणालियों पर भरोसा किए बिना समन्वित झुंडों में उड़ान भरने में सक्षम बनाती है। यह विधि सापेक्ष स्थिति निर्धारित करने और गठन को बनाए रखने के लिए ऑनबोर्ड कैमरों के माध्यम से प्राप्त केवल-बीयरिंग माप का उपयोग करती है।
शोधकर्ताओं ने इस योजना को वर्टिकल टेक-ऑफ और लैंडिंग (वीटीओएल) यूएवी पर लागू किया, जो बिना रनवे के उड़ान भर सकता है और मध्य हवा में मंडरा सकता है। ये ड्रोन निगरानी और निगरानी जैसे सीमित स्थानों में संचालन के लिए उपयुक्त हैं। श्री मुखर्जी ने कहा, “झुंड में स्वायत्तता एक महत्वपूर्ण कार्य है।” “इसका मतलब यह है कि झुंड में वाहनों को उन चरों के आधार पर अपने ‘कार्य’ तय करने में सक्षम होना चाहिए जिन्हें वे अपने ऑन-बोर्ड सेंसर के साथ माप सकते हैं, बजाय इसके कि उन्हें खिलाई जा रही कुछ वैश्विक जानकारी या कुछ मानव/केंद्रीकृत कंप्यूटर पर निर्भर रहना चाहिए कि उनकी कार्रवाई क्या होनी चाहिए। यही वह जगह है जहां हमारा प्रतिमान सामान्य से भिन्न होता है, “उन्होंने कहा।
प्रस्तावित ‘केवल-असर’ नियंत्रण योजना प्रत्येक ड्रोन को अपने निकटतम पड़ोसियों का निरीक्षण करने और असर संबंधी जानकारी की गणना करने के लिए अपने ऑनबोर्ड कैमरे का उपयोग करने की अनुमति देती है। श्री गारनायक ने कहा, “केवल-असर नियंत्रण में, लक्ष्य केवल इंटरएजेंट असर माप का उपयोग करके गठन नियंत्रण प्राप्त करना है।” सिस्टम को जीपीएस या अन्य ड्रोन या केंद्रीय कंप्यूटर के साथ संचार की आवश्यकता नहीं है।
पारंपरिक दूरी सेंसर की तुलना में कैमरा-आधारित माप में शोर की संभावना कम होती है, जिससे ड्रोन की सेंसर प्रणाली सरल हो जाती है और बैटरी की आवश्यकताएं और समग्र वजन कम हो जाता है। यह योजना उन क्षेत्रों में काम करने के लिए डिज़ाइन की गई है जहां जीपीएस उपलब्ध नहीं है, या संचार जाम हो सकता है, जिससे यह गुप्त सैन्य अभियानों जैसे गुप्त मोड संचालन के लिए उपयुक्त हो जाता है।
वीटीओएल ड्रोन अंडरएक्टुएटेड सिस्टम हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें छह डिग्री की स्वतंत्रता है लेकिन कम सीधे नियंत्रणीय गतिविधियां हैं। जबकि वे लंबवत रूप से घूम सकते हैं और तीन अक्षों के चारों ओर घूम सकते हैं, पार्श्व और आगे-पीछे की गतिविधियों को अप्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए। “साहित्य में कई परिणाम वीटीओएल वाहनों की कम सक्रिय गतिशीलता को संबोधित नहीं करते हैं और केवल गतिज मॉडल पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इसने हमें वीटीओएल यूएवी के पूरी तरह से कम सक्रिय मॉडल पर विचार करने और गठन नियंत्रण के लिए इसकी प्रयोज्यता का पता लगाने के लिए प्रेरित किया,” श्री मुखर्जी ने कहा।
अंडरएक्टिवेटेड सिस्टम को गतिशील मॉडल की आवश्यकता होती है जिसमें स्थिति, अभिविन्यास, वेग, बल, टॉर्क और जड़ता शामिल होती है। ऐसे मॉडलों पर केवल बियरिंग नियंत्रण लागू करने के पिछले प्रयास अक्सर कुछ स्थितियों में अस्थिरता या खराबी के कारण विफल हो जाते हैं। श्री मुखर्जी और श्री गरनायक ने एक नियंत्रण तंत्र विकसित किया जो वांछित गठन के अभिसरण और रखरखाव को सुनिश्चित करता है, तब भी जब ड्रोन अपूर्ण स्थिति से शुरू होते हैं। उन्होंने सिस्टम की विश्वसनीयता का समर्थन करने के लिए कठोर गणितीय प्रमाण प्रदान किए हैं।
उनका कार्य दो परिचालन परिदृश्यों को संबोधित करता है। पहले में, ड्रोन बेयरिंग और बेयरिंग-रेट डेटा का उपयोग करके निरंतर वेग पर गठन बनाए रखते हैं। दूसरे में, जहां गठन और वेग समय के साथ बदलता रहता है, ड्रोन डेटा ले जाने के अलावा अपने स्वयं के वेग माप को भी शामिल करते हैं। सिस्टम मनमाने ढंग से समय-भिन्न कॉन्फ़िगरेशन को संभाल सकता है, जिससे ड्रोन को संकीर्ण मार्गों को नेविगेट करने, सिंगल-लाइन संरचनाओं में पुन: कॉन्फ़िगर करने और बदलती मिशन आवश्यकताओं के अनुकूल होने की अनुमति मिलती है।
शोधकर्ताओं ने ड्रोन झुंड का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से नियंत्रण योजना का परीक्षण करने की योजना बनाई है। भविष्य के रोडमैप पर, उनका लक्ष्य सैद्धांतिक गारंटी के साथ टकराव से बचाव को संबोधित करना है। “अधिकांश मौजूदा एल्गोरिदम पर भरोसा करते हैं अनौपचारिक टकराव टालने की योजनाएँ जो किसी सैद्धांतिक गारंटी के साथ नहीं आती हैं। पर्यावरण में वस्तुओं और ड्रोन के बीच टकराव से बचना एक चुनौती है जिसे हम सैद्धांतिक स्तर पर निपटने की कोशिश कर रहे हैं, ”श्री मुखर्जी ने कहा।
