淺析無人機公司避不開的無人機避障技術.doc

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1、淺析無人機公司避不開的無人機避障技術　　不知不覺，又快要到新一年度的CES了?！　≡?016年的CES？最拉風的，莫過于是Yuneec與英特爾合作的RealSense無人機智能避障表演;然后XIRO展出了引入激光避障技術的Xplorer2，也引入了激光避障技術;不久，第一臺雙目避障的消費級無人機？Phantom4，也在三月正式出貨，揭開了無人機自動避障的時代?！　”苷霞夹g，突然成為消費級無人機界別在2016年的關鍵詞?！　　　〉?016年年底，英特爾貌似集中精力于專業(yè)級無人機上，而愛范兒也報道過，Yuneec最新一臺的自拍無人機Breeze上也棄用了英特爾的RealSense避

2、障。另一方面，大疆盡管還是大賣，但以自動避障為賣點的Phantom4，所受的關注程度遠不及極度便攜的MavicPro（上圖）?！　∠M者看起來，對“自動避障”興趣并沒想像的那么大，年初大出風頭的自動避障，也突然由主角變成了跑龍?zhí)?。　　　　無人機避障技術概況　　　　無人機的障障技術，是怎樣的一回事？　　最初的無人機，能透過陀螺儀和加速器，感知無人機的平穩(wěn)程度，透過控制四個電機的輸出，穩(wěn)定自身的飛行和懸停形態(tài)。然后，無人機引入GPS和氣壓計感器，結(jié)合陀螺儀和加速器定位;GPS判斷自身的平面位置，氣壓計判斷自身的垂直高度，再透過控制電機輸出，把無人機保持在同一平面和垂直點?！　‰m然，無

3、人機已經(jīng)能成功找到三維的“絕對定位”（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，知道無人機與鄰近事物的“相對定位”（與周遭四事的距離），成為了業(yè)界的最大課題。誠然，最新的一批無人機的避障技術，其實骨子里就也就是：以傳感器判斷周遭事物與自身的距離，然后透過控制電機輸出，停止繼續(xù)接近障礙、甚至是繞過障礙。　　　　最初，無人機常用的測距方式為“飛行時間（TImeofFlight，TOF）”，無人機透過發(fā)射激光/紅外線/超聲波，然后計算電波反射到傳感器的時差，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。愛范兒曾報道，2016年的新一批無人機，主要

4、建基于計算機視覺：改用透過雙目攝影機或結(jié)構光的造成的視差（Parallax）（上圖），進行即時的三維建模，判定障礙物與無人機之間的距離?！　　　〉?，為什么消費級無人機的自動避障變得先進了，但仍然火不起來？　　　　避障/飛行，一個矛盾命題　　　　避障之所以重要，是因為障礙物的存在;沒有障礙物，根本也不需要避障?！　o人機除了是一臺機器人，它更是一臺會飛的機器人;要拍機器人飛上天，為的也是要躲開各種地表的障礙，以取得更直接的移動路線、或是更廣闊而無遮擋的視野。簡言之，避障是要用來回避障礙，但無人機飛得愈高，障礙物就愈少，對避障的需求就愈來愈低。　　所以某程度上，無人機加入避障能力，

5、本身還是矛盾命題?！　槭裁聪M級無人機的自動避障技術，最后就火不了？也就是因為“避障/飛行”的矛盾？──？目前消費級無人機仍然以航拍為主。用戶為了拍攝“上帝視角”，需要把無人機飛往高空;但在高空里卻沒有太多的障礙要躲，航拍無人機飛行愈高，景色愈壯觀，愈壯觀的景色，愈與避障無關（上圖）?！　‰m然如此，無人機的自動避障技術在航拍上用處不大，但它在行業(yè)無人機里仍然十分重要?！　　　∨e例說，植保無人機針對的是地面環(huán)境，一般在農(nóng)作物的1–2米上空噴灑，無人機飛高了，就難以集中的噴灑農(nóng)藥;不會自動避障的話，很容易就撞到樹了。同樣地，專業(yè)電影無人機針對的也是地面的拍攝場景，飛得太高的話，什么

6、俊男美女也變成小豆一顆;但飛得太低，明星們都身嬌肉貴，不個不小心削到臉皮，誰來負責？其余像經(jīng)常穿梭災場的救災無人機、或是巡邏監(jiān)察的安防無人機，更不在話下了?！　　　∽詣颖苷霞夹g真的沒有用嗎？　　　　所以，無人機避障絕非沒用，只是在消費級無人機上，火不了起來而已。　　　　消費級無人機，真的不需要避障嗎？不是的。航拍無人機在起飛、降落和和斷線后的自動回航的情況下，仍然需要一定程度的避障能力;何況消費級無人機的用戶，不少都是新手、是無人機的小白，更需要自動避障保護。正如愛范兒指出，不少新手在操控無人機的時候，最常犯的錯誤就搞錯操作方向，簡單來說就是“推前走左、推右走后”，然后撞墻（上圖

7、）?！　∪欢?，由于“視覺避障”對計算能力要求極高，超出消費級無人機所能負擔的程度。即使是高端如YuneecTyphoonH、大疆Phantom4或MavicPro，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Phantom4Pro，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的撞墻意外，但一般新手仍然經(jīng)常因為操作失誤，從側(cè)向或后面撞上障礙，然后炸機?！　　　「S刺的是，自拍無人機飛得更矮，更需要自動避障吧？但偏偏是飛行