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無(wú)人機(jī)整機(jī)
無(wú)人機(jī)配件
無(wú)人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具近幾年來(lái)，隨著大疆打開(kāi)了消費(fèi)級(jí)航拍無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)后，各種各樣的廠家如雨后春筍般開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，與其相關(guān)的技術(shù)也開(kāi)始逐漸的成熟，飛控、圖傳、傳感器、避障等技術(shù)也開(kāi)始為大眾所認(rèn)識(shí)?？梢哉f(shuō)，無(wú)人機(jī)從最初的軍事級(jí)應(yīng)用到專業(yè)航模愛(ài)好者，再到普通消費(fèi)者的轉(zhuǎn)化，除了成本與體積的改進(jìn)，最功不可沒(méi)的要屬避障技術(shù)的不斷完善和成熟。
避障技術(shù)也是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)智能化中的重要的一環(huán)，而目前市面上的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的技術(shù)有哪些呢？各有什么特點(diǎn)呢？這里就為大家總結(jié)一記。
其實(shí)無(wú)人機(jī)避障技術(shù)的發(fā)展也遵循了一定的生物進(jìn)化的規(guī)律，這里我們也將避障的技術(shù)分為三個(gè)階段：
第一階段：用傻氣面對(duì)殺氣
顧名思義，這階段的避障全靠物理防御，代表就是各種保護(hù)罩以及全包裹設(shè)計(jì)。
有這樣的：
（Parrot AR.Drone）
也有這樣的：
還有這樣的：
哦~不對(duì)，這個(gè)品種不同。
全物理防御的無(wú)人機(jī)確實(shí)安全，很簡(jiǎn)單粗暴的解決了操作失誤所導(dǎo)致的碰撞問(wèn)題，但這樣的設(shè)計(jì)同時(shí)也導(dǎo)致了飛行器結(jié)構(gòu)上的天然的缺陷，增加了重量和動(dòng)力系統(tǒng)的壓力，再一個(gè)這也并不是真正意義上的避障，只能有效避免撞擊破壞，卻不能做出任何規(guī)避的動(dòng)作。
早些年出現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)可以理解，因?yàn)檫@是技術(shù)發(fā)展的初級(jí)階段，都想用最直接的物理措施來(lái)保護(hù)無(wú)人機(jī)。
但近年來(lái)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)發(fā)展迅速，卻依舊使用物理避障，不僅是設(shè)計(jì)的脫節(jié)，也是技術(shù)的脫節(jié)。不得不說(shuō)，如今這樣的全包裹的設(shè)計(jì)讓產(chǎn)品變成了一愣頭青，看似毫無(wú)阻攔們可以橫沖直撞，實(shí)則是用傻氣碰撞殺氣。
第二階段：能識(shí)別到撲面而來(lái)的殺氣
到了這階段，工程師們發(fā)現(xiàn)，光靠物理手段在可見(jiàn)范圍耍耍寶還可以，但是飛遠(yuǎn)了就行不通了，指不定會(huì)卡在哪個(gè)小角落，而多數(shù)人買消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的動(dòng)機(jī)不就是想以上帝視角去欣賞這個(gè)世界，要去盡情的放縱驕傲還得有一套能夠感知障礙物的感應(yīng)器，這樣在視距外飛行才會(huì)有一定的保障。
最先使用于消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是超聲波與TOF（Time Of Flight），兩者的工作原理相似，都是計(jì)算時(shí)間，一個(gè)是計(jì)算聲波一個(gè)是光波，主流汽車的倒車?yán)走_(dá)大抵如此。
通過(guò)超聲波或遠(yuǎn)紅外光波遇到障礙物反射的原理，計(jì)算發(fā)射和接收的時(shí)間差來(lái)計(jì)算與障礙物的距離。因此兩者都有相應(yīng)的發(fā)射端和接收端。
（YUNEEC臺(tái)風(fēng) H）
兩者屬于自主感應(yīng)系統(tǒng)，技術(shù)和算法簡(jiǎn)單成熟，但對(duì)環(huán)境的要求較高，對(duì)于環(huán)境的抗干擾能力較弱。由于是自主發(fā)聲或發(fā)光，考慮到衰減，所探測(cè)的距離也比較有限，能夠在消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)小的體型上做到準(zhǔn)確探測(cè)10米就已經(jīng)非常的厲害了。
但同時(shí)這個(gè)技術(shù)也存在著一個(gè)非常大的問(wèn)題，它只能探測(cè)前方有障礙物，但障礙物的大小高低并不能準(zhǔn)確探測(cè)。目前市面上大多數(shù)產(chǎn)品還停留在：超聲波+單目的方案，（例Yuneec H480、Parrot）通過(guò)超聲波獲取畫面中物體與攝像頭之間的距離（即景深），由此可以得到第三個(gè)維度的信息。但這種方式受到超聲波技術(shù)本身的限制，只能返回最近一個(gè)障礙物的距離。要避障成功必須建立在“畫面中障礙物都是平地”這一假設(shè)的前提下，遇上在復(fù)雜環(huán)境，效果就大打折扣了，這也是為什么此方案普遍多應(yīng)用于懸停穩(wěn)定。
第三階段：識(shí)別殺氣，并規(guī)劃路徑成功躲避殺氣
第二階段可以識(shí)別殺氣，但面對(duì)殺氣能做出反應(yīng)嘛？比如自動(dòng)避開(kāi)，選擇其他更安全的路徑飛行？
機(jī)智的工程師和程序員早就想到了這個(gè)問(wèn)題，如何解決呢？如果使得無(wú)人機(jī)可以獲得障礙物的深度圖，并且建立3D模型不就可以知道前面的障礙物的形狀大小了嗎？
于是兩種相應(yīng)的技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用到消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)上，一種是3D-TOF，一種是機(jī)器視覺(jué)。
3D-TOF，和名字一樣，用TOF把物體3D化，用一簇光線去掃描物體，建立3D深度圖。
但現(xiàn)實(shí)中3D-TOF也有一定的局限性，由于技術(shù)本質(zhì)沒(méi)變，TOF所擁有老毛病3D-TOF也是存在的。比如光線強(qiáng)弱或影響到功能的實(shí)際效果。
相比之下，機(jī)器視覺(jué)更靠譜。它和人類看東西的原理類似，利用物體的對(duì)照物，移動(dòng)位置等信息來(lái)推算物體的三維位置和大小。大疆精靈4的雙目立體視覺(jué)就是利用兩個(gè)“眼睛”的視覺(jué)差實(shí)現(xiàn)三維立體感知，探測(cè)物體的大小和距離。
（DJI Phantom4）
機(jī)器視覺(jué)擁有和人眼一樣的優(yōu)勢(shì)，誤差小，距離遠(yuǎn)，大疆精靈4就是用了該技術(shù)，筆者預(yù)估，精靈4以后的產(chǎn)品，都將攜帶此技術(shù)。果然，近期發(fā)布的“御”Mavic也攜帶了，同時(shí)有大幅提升，機(jī)身前面的雙目探測(cè)距離可達(dá)30米。當(dāng)探測(cè)到了物體的遠(yuǎn)近大小之后，并沒(méi)停止工作，而是進(jìn)一步計(jì)算，規(guī)劃路徑，最終用消耗最小的能量去繞開(kāi)它，然后再以既定的路線運(yùn)行，以便保證拍攝的流暢度和智能返航的安全性。
不過(guò)，目前的避障系統(tǒng)還是有一定的局限性，比如小體積的物體，或者透明的玻璃還無(wú)法識(shí)別。但經(jīng)歷了三個(gè)階段，機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)成為了智能無(wú)人機(jī)行業(yè)的新臺(tái)階。
也許在不久的將來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)會(huì)成為每個(gè)人身邊的必需品，陪著你在小樹林，在夕陽(yáng)下，在大馬路牙子邊快樂(lè)的奔跑，記錄生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，帶你去看不一樣的世界。但是，在那天到來(lái)之前苦練飛行技術(shù)才是正途啊~最后附上最新的裸眼3D避障技術(shù)（截圖來(lái)自知乎）這會(huì)是下一黑科技么？我們拭目以待。
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