關(guān)鍵字:無(wú)人機監控 大數據建模 非法盜獵 科學(xué)實(shí)驗模塊
過(guò)去七年來(lái),美國馬里蘭大學(xué)(University of Maryland)先進(jìn)計算機研究所客座教授Tom Snitch一直致力于研究概率性時(shí)空模型,利用他手邊可接觸到的各種數據類(lèi)型以及多種變量,希望能為監視用無(wú)人機定義出最佳飛行路線(xiàn),使其得以擴展至更多的應用以及更有效率地執行任務(wù)。
Snitch的工作結合使用大數據(歷史數據和各種衛星成像資源),從伊拉克和阿富汗戰爭期間就開(kāi)始了,當時(shí)他嘗試預測路邊簡(jiǎn)易爆炸裝置(IED)的風(fēng)險,然后派出監視無(wú)人機(UAV),檢查在他的算法中產(chǎn)生的熱點(diǎn)。
Snitch透露,“很多時(shí)候,透過(guò)派遣無(wú)人機飛抵預測性算法指示的熱點(diǎn)地區,我們能夠在美國軍|隊衛兵采取特定行動(dòng)之前幾個(gè)小時(shí)看到有人在放置IED,甚至還能回播視訊追蹤放置IED的人回到生產(chǎn)該爆炸裝置的炸|彈工廠(chǎng)。”
這種智能工作當時(shí)并未大肆公開(kāi)宣傳,但對于防止非法盜獵非洲的大象與犀牛應該很有效果。Snitch指出,他的概率性時(shí)空模型經(jīng)過(guò)調校后當然可以用來(lái)阻止盜獵者接近其目標。
去年,Snitch和他的同事們發(fā)表了一篇論文,文中介紹一種基于反盜獵引擎(簡(jiǎn)稱(chēng)APE)的數據驅動(dòng)型行為模型。這種算法整合了動(dòng)物活動(dòng)的行為模式,并根據歷史數據 (來(lái)自野生動(dòng)物保護區管理員的觀(guān)察結果)建模了盜獵者的行為,能為空中的無(wú)人機和地面的巡邏士兵提供大量的飛行路徑協(xié)同數據集,從而最有效地保護動(dòng)物,并在盜獵者采取任何行動(dòng)之前加以阻攔。
基于反盜獵引擎的數據驅動(dòng)型行為模式
“我們在南非收集了多年的寶貴資料,并在研究這些資料的基礎上確定了數學(xué)模式,”Snitch解釋?zhuān)?ldquo;因為一些保護區的范圍非常廣泛,無(wú)人機可能飛上一個(gè)月都見(jiàn)不到任何東西。因此,問(wèn)題的關(guān)鍵在于設法減少覆蓋的范圍。”
因此,透過(guò)從觀(guān)光旅游、過(guò)去的盜獵事件、陷阱或動(dòng)物尸體等資料的大量分析,同時(shí)從地圖上去掉動(dòng)物可能很少去的區域(基于地形的理由,或在特定月份沒(méi)有水坑等原因),研究人員就能夠設計出正確的動(dòng)態(tài)數學(xué)模型。
“過(guò)去兩年來(lái),我們已經(jīng)在林白基金會(huì )的‘空中牧羊人計劃’(Lindbergh Foundations Air Shepherd initiative)指導下對南非的一些私人保護區開(kāi)展APE測試了。只要我們在野生動(dòng)物保護區操作無(wú)人機,盜獵活動(dòng)就會(huì )馬上停止,”Snitch指出。
利用無(wú)人機建模收集地理數據
這種監控無(wú)人機配備一套GPS以及兩個(gè)安裝在陀螺穩定云臺系統的可變焦攝影系統(分別針對可見(jiàn)光和紅外線(xiàn))。在夜里,即使距離很遠也非常容易地探測到游客或盜獵者的熱特征。而在白天,無(wú)人機可以沿著(zhù)保護區邊界飛行,以便辨識防護漏洞(只需數分鐘的時(shí)間,而開(kāi)車(chē)巡邏則得在顛簸的道路上行駛幾個(gè)小時(shí)),無(wú)人機操控人員還可以一邊偵測動(dòng)物一邊收集地理數據。
未來(lái),Snitch還想利用圖像處理技術(shù)自動(dòng)收集動(dòng)物存在的數據。但他指出,“其挑戰在于如何為放置在灌木叢中的筆記本電腦配置足夠強大的運算能力。”
無(wú)人機操作人員正在操控無(wú)人機
根據上述這些結果,南非國家公園(SANPark)宣布,這些UAV解決方案現在已經(jīng)成為打擊在克魯格國家公園(Kruger National Park)盜獵犀牛的有效策略之一。
林白基金會(huì )也啟動(dòng)了‘空中牧羊人’群眾集資運動(dòng),旨在籌集50萬(wàn)美元的資金,以一年的時(shí)間在克魯格國家公園完成防盜獵計劃建置,并在第二年進(jìn)一步擴展到另外7個(gè)非洲國家(僅在2010-2013的4年間,非洲估計就有10萬(wàn)頭大象被獵殺)?;I募到的資金將用于購買(mǎi)無(wú)人機,以及培訓更多的巡邏人員。
基于這個(gè)充分的理由,Snitch計劃向有意愿進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這項反盜獵策略的非洲大學(xué)免費提供APE授權,協(xié)助學(xué)生們收集合適的資料并針對其當地物種調整算法。
Snitch表示,他的概率性時(shí)空模型還可以讓無(wú)人機用于許多其它目的,例如對付非法伐木、調查糧食作物病蟲(chóng)害的傳播及其發(fā)生來(lái)源(根據植物高光譜特征、動(dòng)物活動(dòng)以及風(fēng)場(chǎng)類(lèi)型等),甚至尋找在國家公園中迷途者(據估計,美國國家公園中每年都有幾十位的背包客迷途,因此可透過(guò)該模式提供足夠的數據實(shí)現協(xié)尋功能)。