ActiveTrack

ActiveTrack — это технология автоматического отслеживания движущегося объекта, реализованная в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и наземных роботизированных платформах, преимущественно производства китайской компании DJI. Система позволяет дрону или роботу самостоятельно следовать за выбранной целью (человеком, транспортным средством, животным или другим объектом) без постоянного вмешательства оператора, удерживая её в кадре камеры и сохраняя заданную дистанцию.

История разработки

Технология ActiveTrack была впервые представлена компанией DJI в 2016 году с выходом квадрокоптера DJI Phantom 4. Это был первый потребительский дрон, оснащённый полноценной системой визуального слежения, работающей без использования внешних маркеров или GPS-трекеров. Разработка базировалась на алгоритмах компьютерного зрения и машинного обучения, которые позволяли распознавать и сопровождать объект в реальном времени.

В последующие годы технология совершенствовалась. В 2018 году с выходом DJI Mavic 2 появилась версия ActiveTrack 2.0, которая отличалась повышенной точностью за счёт использования стереокамер и инфракрасных датчиков для построения трёхмерной карты препятствий. В 2020 году в DJI Mavic Air 2 была внедрена версия 3.0, а в 2021 году в DJI Mavic 3 — ActiveTrack 5.0, которая добавила поддержку слежения за несколькими объектами и улучшенное распознавание в сложных условиях (например, при частичном перекрытии цели).

Принцип работы

ActiveTrack использует комбинацию аппаратных и программных методов для обнаружения и сопровождения цели.

Обнаружение цели

Пользователь выбирает объект на экране пульта управления или в мобильном приложении, касаясь его пальцем. Алгоритм на основе свёрточных нейронных сетей (CNN) анализирует видеопоток с основной камеры дрона, выделяя характерные признаки: форму, цвет, текстуру, движение. Система способна распознавать людей, велосипеды, автомобили, лодки и другие типичные объекты.

Сопровождение

После захвата цели дрон начинает корректировать своё положение, чтобы удерживать её в центре кадра. Для этого используются данные с гироскопов, акселерометров, барометра и системы глобального позиционирования (GPS/ГЛОНАСС). Одновременно система анализирует оптический поток — смещение пикселей между последовательными кадрами — для оценки скорости и направления движения цели.

Обход препятствий

В версиях ActiveTrack 2.0 и выше интегрирована система APAS (Advanced Pilot Assistance System), которая на основе данных со стереокамер и ультразвуковых датчиков строит карту окружающего пространства. При обнаружении препятствия (дерево, стена, столб) дрон автоматически замедляется, изменяет траекторию или останавливается, чтобы избежать столкновения. В версии 5.0 добавлена возможность облёта препятствий сбоку или сверху.

Режимы слежения

ActiveTrack предлагает несколько режимов работы, которые выбираются в зависимости от сценария:

• Следование (Follow) — дрон движется за целью, сохраняя постоянное расстояние и высоту.
• Параллельное (Parallel) — аппарат летит рядом с целью, например, сбоку от бегущего человека или автомобиля.
• Облёт (Orbit) — дрон вращается вокруг цели по круговой траектории, удерживая её в центре кадра.
• Спотлайт (Spotlight) — камера постоянно направлена на цель, но сам дрон может двигаться независимо (например, по заданному маршруту).

Технические ограничения

Несмотря на высокую степень автоматизации, ActiveTrack имеет ряд ограничений, которые необходимо учитывать при эксплуатации:

• Скорость цели — максимальная скорость, с которой дрон может следовать за объектом, составляет около 50 км/ч (для большинства моделей). При превышении этого предела система может потерять цель.
• Освещение — технология хуже работает в условиях низкой освещённости (сумерки, ночь) или при резких перепадах яркости (например, при выходе цели из тени на солнце).
• Перекрытие — если цель полностью скрывается за препятствием (деревом, зданием) на несколько секунд, система может потерять её и перейти в режим зависания.
• Однородная среда — на фоне воды, снега, песка или однотонной стены алгоритм может испытывать трудности с удержанием цели из-за отсутствия контрастных деталей.
• Ветер — сильный боковой ветер (свыше 10 м/с) может снижать точность позиционирования, особенно у лёгких дронов.

Применение

ActiveTrack нашёл широкое применение в различных сферах, где требуется автоматическое сопровождение движущегося объекта без участия оператора.

Спорт и активный отдых

Технология используется для съёмки экстремальных видов спорта: горных лыж, сноуборда, велоспорта, бега, серфинга. Спортсмен может запустить дрон, выбрать себя в качестве цели и сосредоточиться на тренировке, не отвлекаясь на управление. В России ActiveTrack применяется, например, при съёмке соревнований по сноуборду на курортах Красной Поляны.

Кинематограф и видеопроизводство

Режиссёры и операторы используют ActiveTrack для создания динамичных сцен с движущимися объектами: автомобилями, мотоциклами, животными. Режим «Облёт» позволяет получить плавные круговые панорамы, которые сложно выполнить вручную. В российских кинокомпаниях, таких как «Мосфильм» и «Ленфильм», технология применяется для съёмок трюковых сцен.

Сельское хозяйство

В агропромышленном комплексе ActiveTrack применяется для мониторинга перемещения скота. Дрон может следовать за стадом коров или овец, фиксируя их местоположение и состояние. В России такие системы используются в хозяйствах Краснодарского края и Ставрополья.

Охрана и безопасность

Охранные компании используют дроны с ActiveTrack для автоматического сопровождения нарушителей на охраняемых территориях. Система позволяет вести видеозапись и передавать координаты цели на пульт охраны. В РФ эта технология применяется, например, на объектах «Газпрома» и «Роснефти».

Критика и недостатки

Основные нарекания пользователей связаны с надёжностью системы в сложных условиях. Владельцы дронов отмечают, что ActiveTrack может терять цель при резких манёврах или в густой листве. Также критикуется высокая стоимость дронов с этой функцией — модели, поддерживающие ActiveTrack 5.0, стоят от 100 000 рублей (на 2024 год).

Кроме того, существуют этические и правовые вопросы. В ряде стран, включая Россию, использование дронов для слежения за людьми без их согласия может нарушать законодательство о защите персональных данных. В 2023 году Роскомнадзор выпустил разъяснение, согласно которому съёмка людей в общественных местах с помощью дронов допускается, но только при условии, что не нарушается право на частную жизнь.

Аналоги

Помимо DJI, технологию автоматического слежения разрабатывают и другие компании:

• Autel Robotics — система Dynamic Track в дронах серии EVO.
• Skydio — технология Skydio Follow, отличающаяся высокой точностью обхода препятствий.
• Parrot — система Follow Me в дронах Anafi.
• Yuneec — технология Follow Me в моделях Typhoon.

Однако на рынке потребительских дронов ActiveTrack от DJI остаётся наиболее распространённой и функциональной реализацией, занимая более 70% рынка (по данным аналитической компании Drone Industry Insights на 2023 год).

Источники

• Официальная документация DJI по ActiveTrack (версии 2.0, 3.0, 5.0)
• Обзор DJI Phantom 4 в журнале «Мир цифровой фотографии», 2016
• Статья «Технологии компьютерного зрения в БПЛА» в сборнике трудов МАИ, 2020
• Отчёт Drone Industry Insights «Global Consumer Drone Market 2023»
• Разъяснения Роскомнадзора об использовании дронов для видеосъёмки, 2023