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無人機(jī)整機(jī)
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設(shè)備與工具隨著Prometheus開發(fā)者使用P600開源無人機(jī)平臺在中科院SCI期刊分區(qū)2區(qū)完成了題為《基于機(jī)載深度推理的智能放牧無人機(jī)》的論文發(fā)表，首次展示了P系列無人機(jī)的行業(yè)應(yīng)用案例。近期阿木實(shí)驗(yàn)室再次使用我們的開源無人機(jī)——P450，完成了一場空對地目標(biāo)識別精準(zhǔn)打擊實(shí)驗(yàn)。
本次實(shí)驗(yàn)主要難點(diǎn)是目標(biāo)識別和控制這兩部分。識別部分通過KCF算法和吊艙來實(shí)現(xiàn)；控制部分根據(jù)吊艙傾轉(zhuǎn)角度給到飛控信息，飛控根據(jù)信息對無人機(jī)姿態(tài)及方向進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打擊動作。
實(shí)驗(yàn)場景設(shè)置在戶外的空曠場地，使用P450開源無人機(jī)來執(zhí)行空對地撞擊任務(wù)。我們把無人機(jī)的飛行高度設(shè)置為15m，與目標(biāo)距離30m，無人機(jī)在空中框選靶標(biāo)后自動鎖定目標(biāo)進(jìn)行撞擊，當(dāng)無人機(jī)成功撞上靶標(biāo)后，則挑戰(zhàn)成功。
下面跟隨阿木一起來看看具體的實(shí)驗(yàn)過程吧~
此次實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備主要有：
P450開源無人機(jī)：基于開源飛控PX4及機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS打造，內(nèi)置了開源自主無人機(jī)軟件平臺Prometheus，提供豐富的算法demo例程，涵蓋控制、規(guī)劃、SLAM、目標(biāo)檢測、深度學(xué)習(xí)、集群控制等多個無人機(jī)及人工智能相關(guān)研究方向。
G1吊艙：機(jī)身小巧、高度104g、高度約8cm，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的識別、搜索、追蹤、打擊。
Allspark機(jī)載電腦：接口豐富、功能強(qiáng)大、預(yù)裝Prometheus軟件系統(tǒng)，支持二次開發(fā)。
Minihomer圖數(shù)傳：小體積、遠(yuǎn)距離、功耗低、穿墻能力強(qiáng)，支持組網(wǎng)（1對8）和中繼。
筆記本電腦：地面站監(jiān)測無人機(jī)狀態(tài)以及交互功能。
本次實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)跟蹤算法我們使用的是KCF視覺算法，KCF是一個非常輕量級的算法，資源占用較低，且跟蹤速率可以達(dá)到30FPS。作為單目標(biāo)跟蹤的經(jīng)典之作，在準(zhǔn)確率和實(shí)時性上也有非常不錯的表現(xiàn)，特別對算力要求不高。同時，KCF是一種鑒別式追蹤方法，這類方法一般都是在追蹤過程中訓(xùn)練一個目標(biāo)檢測器，使用目標(biāo)檢測器去檢測下一幀預(yù)測位置是否是目標(biāo)，然后再使用新檢測結(jié)果去更新訓(xùn)練集，進(jìn)而更新目標(biāo)檢測器。
在訓(xùn)練目標(biāo)檢測器時一般會選取目標(biāo)區(qū)域?yàn)檎龢颖荆繕?biāo)的周圍區(qū)域?yàn)樨?fù)樣本，越靠近目標(biāo)的區(qū)域?yàn)檎龢颖镜目赡苄砸簿驮酱蟆?/p>
主要亮點(diǎn)：
1. 可以通過循環(huán)矩陣生成正負(fù)樣本來訓(xùn)練脊回歸分類器；
2. 利用循環(huán)矩陣可DFT對角化的性質(zhì)，將循環(huán)矩陣的求逆運(yùn)算轉(zhuǎn)化為向量的點(diǎn)乘；
3. 針對線性不可分的情況，引入核技巧映射到高維，線性可分。
整體來看，本次實(shí)驗(yàn)過程還是達(dá)到了我們的預(yù)期，P450無人機(jī)成功識別到目標(biāo)并進(jìn)行了精準(zhǔn)打擊。
從實(shí)驗(yàn)過程中，我們可以看到P450無人機(jī)搭載G1吊艙、Minihomer圖數(shù)傳模塊以及Allspark機(jī)載電腦這一整套設(shè)備，基本上可以作為絕大部分無人機(jī)科研內(nèi)容的一個基礎(chǔ)平臺，能夠實(shí)現(xiàn)豐富的功能。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，P450無人機(jī)還是非?！?皮實(shí) ”的，經(jīng)過撞擊后，無人機(jī)主體均沒有損壞，唯一損壞的也只有槳葉。也正是P450的這種“ 皮實(shí) ”，大大降低了實(shí)驗(yàn)過程中炸機(jī)造成的損失。
對于本期內(nèi)容若大家有疑問，可在文末評論區(qū)給我們留言~也鼓勵大家積極討論，與阿木一起探討更多的實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)！
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