（原標(biāo)題：2016消費(fèi)級(jí)無人機(jī)界關(guān)鍵詞：避障技術(shù)）
【中國(guó)安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】 不知不覺，又快要到新一年度的 CES 了。在 2016 年的 CES 最拉風(fēng)的，莫過于是 Yuneec 與英特爾合作的 RealSense 無人機(jī)智能避障表演；然后 XIRO 展出了引入激光避障技術(shù)的 Xplorer 2，也引入了激光避障技術(shù)；不久，第一臺(tái)雙目避障的消費(fèi)級(jí)無人機(jī) Phantom 4，也在三月正式出貨，揭開了無人機(jī)自動(dòng)避障的時(shí)代。避障技術(shù)，突然成為消費(fèi)級(jí)無人機(jī)界在 2016 年的關(guān)鍵詞。
2016消費(fèi)級(jí)無人機(jī)界關(guān)鍵詞：避障技術(shù)
但在 2016 年年底，英特爾貌似集中精力于專業(yè)級(jí)無人機(jī)上，而愛范兒也報(bào)道過，Yuneec 最新一臺(tái)的自拍無人機(jī) Breeze 上也棄用了英特爾的 RealSense 避障。另一方面，大疆盡管還是大賣，但以自動(dòng)避障為賣點(diǎn)的 Phantom 4，所受的關(guān)注程度遠(yuǎn)不及極度便攜的 Mavic Pro(上圖)。
消費(fèi)者看起來，對(duì)“自動(dòng)避障”興趣并沒想象的那么大，年初大出風(fēng)頭的自動(dòng)避障，也突然由主角變成了跑龍?zhí)住?/p>
無人機(jī)避障技術(shù)概況
無人機(jī)的障障技術(shù)，是怎樣的一回事？
最初的無人機(jī)，能透過陀螺儀和加速器，感知無人機(jī)的平穩(wěn)程度，透過控制四個(gè)電機(jī)的輸出，穩(wěn)定自身的飛行和懸停形態(tài)。然后，無人機(jī)引入 GPS 和氣壓計(jì)感器，結(jié)合陀螺儀和加速器定位；GPS 判斷自身的平面位置，氣壓計(jì)判斷自身的垂直高度，再透過控制電機(jī)輸出，把無人機(jī)保持在同一平面和垂直點(diǎn)。
雖然，無人機(jī)已經(jīng)能成功找到三維的“絕對(duì)定位”(GPS 平面坐、氣壓垂直高度)，但如何在四邊不靠的空中，感知四周環(huán)境，知道無人機(jī)與鄰近事物的“相對(duì)定位”(與周遭四事的距離)，成為了業(yè)界的最大課題。誠(chéng)然，最新的一批無人機(jī)的避障技術(shù)，其實(shí)骨子里就也就是：以傳感器判斷周遭事物與自身的距離，然后透過控制電機(jī)輸出，停止繼續(xù)接近障礙、甚至是繞過障礙。
最初，無人機(jī)常用的測(cè)距方式為“飛行時(shí)間 (Time of Flight, TOF) ”，無人機(jī)透過發(fā)射激光/紅外線/超聲波，然后計(jì)算電波反射到傳感器的時(shí)差，估算障礙與自己的距離；但這種方法感知范圍狹窄、距離也不夠遠(yuǎn)。愛范兒曾報(bào)道，2016 年的新一批無人機(jī)，主要建基于計(jì)算機(jī)視覺：改用透過雙目攝影機(jī)或結(jié)構(gòu)光的造成的視差 (Parallax)(上圖)，進(jìn)行即時(shí)的三維建模，判定障礙物與無人機(jī)之間的距離。
但是，為什么消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的自動(dòng)避障變得先進(jìn)了，但仍然火不起來？
避障/飛行，一個(gè)矛盾命題
避障之所以重要，是因?yàn)檎系K物的存在；沒有障礙物，根本也不需要避障。
無人機(jī)除了是一臺(tái)機(jī)器人，它更是一臺(tái)會(huì)飛的機(jī)器人；要拍機(jī)器人飛上天，為的也是要躲開各種地表的障礙，以取得更直接的移動(dòng)路線、或是更廣闊而無遮擋的視野。簡(jiǎn)言之，避障是要用來回避障礙，但無人機(jī)飛得愈高，障礙物就愈少，對(duì)避障的需求就愈來愈低。
所以某程度上，無人機(jī)加入避障能力，本身還是矛盾命題。
為什么消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的自動(dòng)避障技術(shù)，最后就火不了？也就是因?yàn)?ldquo;避障/飛行”的矛盾 ── 目前消費(fèi)級(jí)無人機(jī)仍然以航拍為主。用戶為了拍攝“上帝視角”，需要把無人機(jī)飛往高空；但在高空里卻沒有太多的障礙要躲，航拍無人機(jī)飛行愈高，景色愈壯觀，愈壯觀的景色，愈與避障無關(guān)。
雖然如此，無人機(jī)的自動(dòng)避障技術(shù)在航拍上用處不大，但它在行業(yè)無人機(jī)里仍然十分重要。
舉例說，植保無人機(jī)針對(duì)的是地面環(huán)境，一般在農(nóng)作物的 1 – 2 米上空噴灑，無人機(jī)飛高了，就難以集中的噴灑農(nóng)藥；不會(huì)自動(dòng)避障的話，很容易就撞到樹了。同樣地，專業(yè)電影無人機(jī)針對(duì)的也是地面的拍攝場(chǎng)景，飛得太高的話，什么俊男美女也變成小豆一顆；但飛得太低，明星們都身嬌肉貴，不個(gè)不小心削到臉皮，誰來負(fù)責(zé)？其余像經(jīng)常穿梭災(zāi)場(chǎng)的救災(zāi)無人機(jī)、或是巡邏監(jiān)察的安防無人機(jī)，更不在話下了。
自動(dòng)避障技術(shù)真的沒有用嗎？
所以，無人機(jī)避障絕非沒用，只是在消費(fèi)級(jí)無人機(jī)上，火不了起來而已。
消費(fèi)級(jí)無人機(jī)，真的不需要避障嗎？不是的。航拍無人機(jī)在起飛、降落和和斷線后的自動(dòng)回航的情況下，仍然需要一定程度的避障能力；何況消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的用戶，不少都是新手、是無人機(jī)的小白，更需要自動(dòng)避障保護(hù)。正如愛范兒指出，不少新手在操控?zé)o人機(jī)的時(shí)候，最常犯的錯(cuò)誤就搞錯(cuò)操作方向，簡(jiǎn)單來說就是“推前走左、推右走后”，然后撞墻(上圖)。
然而，由于“視覺避障”對(duì)計(jì)算能力要求極高，超出消費(fèi)級(jí)無人機(jī)所能負(fù)擔(dān)的程度。即使是高端如 Yuneec Typhoon H、大疆 Phantom 4 或 Mavic Pro，在成本和續(xù)航力限制下，只能提供單向的雙目避障能力(直至大疆年底推出的 Phantom 4 Pro，才提供左右兩側(cè)的紅外線避障能力，然而作用仍有限)。即使前向避障也許能防止失控回航時(shí)的撞墻意外，但一般新手仍然經(jīng)常因?yàn)椴僮魇д`，從側(cè)向或后面撞上障礙，然后炸機(jī)。
更諷刺的是，自拍無人機(jī)飛得更矮，更需要自動(dòng)避障吧？但偏偏是飛行高度最小、最接近地面、需要面對(duì)最多障礙物、最需要自動(dòng)避障能力的自拍無人機(jī)，更受限于體積、成本和續(xù)航力，更難以引入自動(dòng)避障功能。也許某程度上，自拍無人機(jī)缺少自動(dòng)避障功能，阻礙了它的普及；而自拍無人機(jī)沒能普及，也使消費(fèi)者對(duì)自動(dòng)避障更提不起勁。
為什么廠商要研發(fā)自動(dòng)避障？
如是者，為什么無人機(jī)公司要如此積極研發(fā)自動(dòng)避障技術(shù)？因?yàn)樗俏磥怼?/p>
正確一點(diǎn)來說，Odin 說的“未來”不是指自動(dòng)避障技術(shù)，而是“計(jì)算機(jī)視覺”和“自動(dòng)化操作”，避障只是它們的“應(yīng)用場(chǎng)景”。“計(jì)算機(jī)視覺”和“自動(dòng)化操作”，均為未來機(jī)械人學(xué)及人工智能范疇的顯學(xué)，而自動(dòng)避障則是當(dāng)中的應(yīng)用方式。舉例說，Mobileye 就把計(jì)算機(jī)視覺用于在輔助駕駛，透過自動(dòng)避障技術(shù)，讓汽車在若干程度上能自主行走。
但相比起無人駕駛汽車來說，無人機(jī)對(duì)“自動(dòng)避障”的需求更大、難度也更低。舉例說，我們要一人一臺(tái)、手動(dòng)遙控一定數(shù)量的無人機(jī)，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的飛行任務(wù)，絕非易事；故此，像植?；虬卜赖刃袠I(yè)無人機(jī)，已經(jīng)開始利用地面站集中管理，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的自動(dòng)化自動(dòng)噴灑或監(jiān)察任務(wù)(上圖)。因此，行業(yè)無人機(jī)必須擁有可靠的自動(dòng)避障能力，來讓無人機(jī)自己運(yùn)作。
即使自動(dòng)避障能力沒能在消費(fèi)級(jí)無人機(jī)發(fā)揮很大效果，但背后的計(jì)算機(jī)視覺原理，也在降低消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的操作難度。
例如是大疆的雙目下視鏡頭，采用立體的視覺里程計(jì) (Visual Odometry) 技術(shù)，使無人機(jī)的定高能力更精準(zhǔn)；而其 FlightAutonomy 五向感知技術(shù)，大幅提升無人機(jī)的室內(nèi)定位能力，也有雙目視覺和側(cè)向紅外線側(cè)距的功勞，讓無人機(jī)更穩(wěn)定 ── 何況是基于計(jì)算機(jī)視覺的各種視覺跟隨和指點(diǎn)飛行功能(上圖)，把無人機(jī)的操作變得更簡(jiǎn)單？
自動(dòng)避障的未來？
總體來說，Odin 并不否認(rèn)消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的自動(dòng)避障能力，目前還是雞肋，食之無肉，棄之有味。但盡管目前消費(fèi)者對(duì)自動(dòng)避障興趣不大，但由于目前計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算仍然有很大潛力，未來在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)上還有什么的發(fā)展空間，仍然很不好說。
所以，無人機(jī)公司如果單純?yōu)榱撕脚氖袌?chǎng)用不上自動(dòng)避障、或是因?yàn)樽耘臒o人機(jī)不溫不火而放棄計(jì)算機(jī)視覺，那就實(shí)在太短視了。
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