蛾子飞行数据帮助无人机在复杂环境中导航

来源: ScienceDaily

研究人员利用天蛾的飞行数据开发了一种决策程序,该程序可以帮助无人机在不熟悉的环境中导航。通过模拟实验,他们发现优化后的无人机程序在复杂环境中表现优于蛾子,但蛾子的飞行策略更具适应性。

波士顿大学的Ioannis Paschalidis、华盛顿大学的Thomas Daniel及其同事在开放获取期刊《PLOS Computational Biology》上报告称,蛾子的飞行导航策略可以用来开发帮助无人机在不熟悉环境中导航的程序。为了理解真实的蛾子如何规划它们的路线,研究人员将8只天蛾(Mantuca sexta)固定在连接到扭矩计的金属棒上。

在每只蛾子前面,他们投影了一个由光束创建的移动森林场景,供蛾子导航。他们从蛾子飞行中捕获数据,并构建了一个数学模型来描述蛾子在虚拟森林中的轨迹。这些飞行数据被转化为一个决策程序,可用于控制无人机。他们在模拟相同森林布局以及具有不同树木密度的新配置中比较了无人机和蛾子的表现。研究人员发现,天蛾主要依赖于由它们飞行引起的物体视运动的图案,这与对其他昆虫飞行行为的研究一致。

然而,为无人机优化的飞行程序在模拟森林中表现好60%,因为它们还将周围物体的精确位置信息纳入其导航决策中。尽管研究人员能够优化蛾子的策略以在某些环境中提高性能,但蛾子的策略更具适应性,在各种不同的森林布局中表现良好。蛾子模型在密集森林中表现最佳,这表明天蛾已经进化出一种适应它们经常遇到的浓密森林的飞行策略。

研究人员表示,通过使用动物飞行路径的真实数据,他们可以编程生物启发的无人机,这些无人机将能够在杂乱的环境中自主导航。

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