Несколько лет назад дроны (квадрокоптеры) воспринимались исключительно в качестве очередного гаджета для развлечения. С их помощью можно было снимать окружающие ландшафты и городскую архитектуру с высоты птичьего полета и делать оригинальные селфи. Позже гаджет начали использовать в промышленных и гуманитарных целях. Ими доставляли гуманитарную помощь на закрытые территории, осуществляли разведывательные операции и находили более сложное технически применение.

Однако, ранее все сферы использования дронов ограничивались лишь возможностью дистанционно управлять устройством. Именно поэтому квадрокоптеры только снимали, фотографировали, фиксировали геолокацию и переносили необходимые предметы. Но ситуация может кардинально измениться благодаря исследователям из Калифорнийского университета. Ученые из Санта-Барбары научили дроны видеть через стены и передавать изображение при помощи Wi-Fi.

Ранее наука всегда пыталась использовать различные методики для того, чтобы получить возможность видеть через стены, непрозрачные предметы и материалы. Потенциально – это мощное информационное или даже оружие. Изначально ученые пытались добиться просвечивания с помощью ультрафиолетового излучения, например просвечивая конверт, в котором лежала игральная карта. Выбор на карту пал неспроста, т.к. она сама по себе символизирует скрытую информацию. Примечательно, что совсем недавно самый популярный онлайн-оператор карточных игр PokerStars представил совершенно новый формат покера с “суперспособностями”, как в популярных настольных играх. Одной из таких суперспособностей как раз является возможность “просветить одну карту” соперника. Тем не менее в современных разработках от идеи ультрафиолета решили отказаться и сконцентрировать внимание на более распространенных технологиях наподобие Wi-Fi. Сочетание дрона и Wi-Fi оказалось наиболее перспективным и удачным.

Первым шагом к реализации столь масштабного проекта стало обучение наземных роботов распознавать объекты, расположенные за прочными и непрозрачными стенами даже из кирпича. Наземные роботы передавали через Wi-Fi изображения скрытых за стенами объектов. Именно эта технология стала использоваться и для летательных аппаратов, квадрокоптеров. С помощью дрона удалось также через Wi-Fi получить 3D-изображение расположенных за стеной объектов.

В рамках эксперимента ученые использовали пару дронов со специальными передатчиками беспроводного сигнала, Wi-Fi. Траектория полета гаджетов была синхронной и практически параллельной. Устройства летели по обе стороны (стены) закрытого объекта. Это было здание с кирпичными стенами. Как работает система?

Два дрона, летая по противоположным сторонам объекта синхронно, выполняли вместе две разные функции. Один квадрокоптер без перерыва передавал Wi-Fi сигнал. Второй дрон из пары должен был измерить силу этого сигнала после того, как он пройдет через кирпичные стены. Благодаря тщательному и точному анализу качества сигнала, отдельное программное обеспечение на основе физических законов и математических вычислений моделировала форму и размер тех предметов, которые находились внутри закрытого объекта с кирпичными стенами. Более того, используемая в рамках эксперимента методика не предусматривает дополнительных предварительных масштабных измерений по исследуемой территории.

Использование дронов позволило прокачать технологию, которую ученые из Калифорнии использовали вместе с наземными роботами. Ранее экспериментаторам удалось получать плоские двухмерные изображения, так как траектория полета дронов более объемная и разнонаправленная. Пара квадрокоптеров способна со всех сторон изучить «содержимое» исследуемого объекта и получить объемные изображения в формате 3D.

К слову, оба используемых квадрокоптера работали на современном программном обеспечении. В них установлена Google Tango, фреймворк, который планируется использовать для моделирования и разработки архитектуры мобильных приложений с виртуальной реальностью. Платформа позволяет контролировать положение дрона в пространстве и корректировать даже малейшие отклонения от маршрута. Синхронизация траектории полета двух беспилотников – основа успешного проведения эксперимента. Если два дрона будут летать не синхронно, то получить качественные и достоверные модели объектов за стенами не получится.

Во время полета, обмениваясь информацией о качестве Wi-Fi подключения, дроны составляют точное 3D-изображение из так называемых вокселей. Это наименьшая единица объемных изображений. Авторы планируют развивать технологию, увеличивая толщину стен, повышая качество изображения и скорость его моделирования.

В будущем планируется использовать подобную методику в различных отраслях. Методика очень востребована для проведения различных поисковых и спасательных операций. Два беспилотника с Wi-Fi сделают более результативными археологические раскопки, структурный мониторинг, могут использовать в других целях.

К слову, похожие разработки и эксперименты проводятся учеными Массачусетского университета. Технология, позволяющая гаджетам видеть сквозь стены при помощи беспроводного сигнала, получила название Wi-Vi. В ее основе лежит несколько иная методика. Для определения размера и положения объектов за стенами используется только один датчик с двумя антеннами. Первая отправляет Wi-Fi сигнал, а вторая – принимает его. Каждый раз, проходя сквозь стены или наталкиваясь на объект, сигнал не только проходит через него, но и отражается, возвращаясь гораздо слабее. Вторая, более чувствительная антенна, фиксирует обратный сигнал и данные о нем. Путем последующих математических вычислений датчик также поможет фиксировать положение объектов за стенами.

Но технология Wi-Fi может использоваться и без дронов и не дает возможности получать объемные изображения через стены. Планируется, что датчики будут популярны среди спецслужб и разведки.