大疆新一代的無(wú)人機(jī)精靈4非常強(qiáng)悍的避障功能引起了大家的興趣，所以我們今天就一起來(lái)研究研究無(wú)人機(jī)的避障功能是怎么實(shí)現(xiàn)的？
現(xiàn)在市面上主流的電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)主要有三種，分別是超聲波、tof(激光雷達(dá)測(cè)距的一種)以及視覺(jué)測(cè)距。最受關(guān)注的國(guó)內(nèi)三家無(wú)人機(jī)廠商最近相繼都推出了自己的新品，并且分別使用到了這三種系統(tǒng)其中一種或兩種。
其中，零度在ces2016上發(fā)布的xplorer 2，采用的是tof測(cè)距方案。
無(wú)人機(jī)上的“蘑菇頭”就是自動(dòng)避障模塊，該避障模塊可以實(shí)現(xiàn)在6m有效避障距離內(nèi)，以每秒50次的速率實(shí)現(xiàn)360°全方位掃描。那么什么是tof測(cè)距呢？它是激光雷達(dá)測(cè)距的一種，tof是time of flight的簡(jiǎn)寫(xiě)，直譯為飛行時(shí)間。所謂飛行時(shí)間法3d成像，是通過(guò)給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過(guò)探測(cè)光脈沖的飛行時(shí)間來(lái)得到目標(biāo)物距離。使用這種方式光波容易受到干擾，系統(tǒng)發(fā)出的光，必須避開(kāi)太陽(yáng)光的主要能量波段，從而避免太陽(yáng)光的直射、反射等對(duì)避障系統(tǒng)造成干擾。該原理需要非常精準(zhǔn)的時(shí)間測(cè)量，需要專用處理芯片，而芯片價(jià)格則較為高昂。
昊翔typhoon h采用了realsense方案，realsense屬于“單目+結(jié)構(gòu)光”，即單個(gè)攝像頭加結(jié)構(gòu)光發(fā)射器構(gòu)成深度攝像頭。不過(guò)結(jié)構(gòu)光卻是個(gè)“見(jiàn)光死”，“結(jié)構(gòu)光只適合暗環(huán)境、室內(nèi)。
大疆精靈4的視覺(jué)避障，比上述避障方案，更為復(fù)雜一些，采用的是雙目視覺(jué)+超聲波雙目的測(cè)距原理。在說(shuō)明它的原理前，我們先來(lái)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，我們用膠帶紙遮住一個(gè)避障攝像頭，看看會(huì)發(fā)生什么。“系統(tǒng)識(shí)別到了前視感知系統(tǒng)被部分遮擋或障礙物距離太緊“，自動(dòng)切換”姿態(tài)模式“，其實(shí)就相當(dāng)于避障系統(tǒng)失效了。為什么只是遮擋了一個(gè)攝像頭就失效了呢？因?yàn)槿绻覀兠缮弦恢谎劬?，就?huì)發(fā)現(xiàn)很難判斷你與物體之間的距離。而所謂雙目視覺(jué)就像我們?nèi)祟惖膬蓚€(gè)眼睛，看到的圖像不一樣，假如同一個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)眼睛看到兩張圖像是存在差異的，而通過(guò)三角測(cè)距是可以測(cè)出這個(gè)點(diǎn)的距離。
精靈4的在避障功能上的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)在于，在室內(nèi)雙目視覺(jué)弱一些的時(shí)候，可以使用超聲波輔助，而由于在室外雙目視覺(jué)運(yùn)算量太大了，總會(huì)有漏掉的部分，這時(shí)超聲波也可作為補(bǔ)充。超聲波的特點(diǎn)是用來(lái)測(cè)距離很準(zhǔn)確，但是不能形成各個(gè)點(diǎn)之間的深度信息，它只能測(cè)一個(gè)大概的距離。但是用雙目視覺(jué)或結(jié)構(gòu)光我可以測(cè)出哪個(gè)點(diǎn)的深度信息。而無(wú)人機(jī)在室外主要就是避障，比如只要知道前方有樹(shù)就行了。然后在室內(nèi)，有人用來(lái)定高，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)要懸停，而gps在室內(nèi)的信號(hào)比較弱。
那么精靈4的雙視覺(jué)避障是100%的安全嗎？讓我們來(lái)做另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)我們正對(duì)著障礙物飛行時(shí)，在距離障礙物2米時(shí)，就會(huì)自動(dòng)懸停，可是當(dāng)我們倒退飛行、側(cè)飛時(shí)，避障系統(tǒng)未能識(shí)別到障礙物。這是因?yàn)榫`4的避障系統(tǒng)只能夠識(shí)別前方0.7—15米的障礙物，水平視角為60°，而垂直視角只有54°。而我們?nèi)祟愒诓晦D(zhuǎn)頭的情況水平視角約120°，所以大家應(yīng)該可以知道精靈4的這個(gè)避障范圍其實(shí)很窄的。那為什么大疆不在后面和側(cè)面也都加上攝像頭呢？因?yàn)橐瑫r(shí)處理來(lái)自四面八方的圖像信號(hào)，大約需要4-8顆8核以上的高性能處理器，即便成本不是問(wèn)題，耗電也是問(wèn)題??！
通過(guò)以上的介紹，希望可以讓大家了解到目前各種無(wú)人機(jī)避障技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和限制，大家可以根據(jù)自己的需要來(lái)選擇更為合適的無(wú)人機(jī)，目前來(lái)看還沒(méi)有百分之百盡善盡美的避障技術(shù)，但是已經(jīng)是一個(gè)非常不錯(cuò)的開(kāi)端，而大疆作為無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，也讓我們看到中國(guó)企業(yè)在科技創(chuàng)新上的突破。
另外，很多網(wǎng)友都說(shuō)這種無(wú)人機(jī)只是高級(jí)的玩具，對(duì)于這個(gè)觀點(diǎn)，我有一點(diǎn)不同的意見(jiàn)，是否是玩具取決于是否有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)在許多影視作品都是采用的無(wú)人機(jī)拍攝，而這些拍攝的畫(huà)面視角很多是過(guò)去很難實(shí)現(xiàn)的。所以這就是它的價(jià)值所在，并不是只有軍用無(wú)人機(jī)才可以叫無(wú)人機(jī)啊。有沒(méi)有用并不在于它的體積大小不是？這樣?xùn)|西的技術(shù)突破是值得我們報(bào)以更多的尊重的，而不是簡(jiǎn)單的一句呵呵不過(guò)只是玩具而已來(lái)評(píng)價(jià)它的存在。當(dāng)然啦，如果你就是有錢任性，像有些豪也管跑車叫玩具啊，但是你不能否認(rèn)跑車也是交通工具不是？
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