大疆新一代的無人機精靈4非常強悍的避障功能引起了大家的興趣，所以我們今天就一起來研究研究無人機的避障功能是怎么實現(xiàn)的？
現(xiàn)在市面上主流的電動多旋翼無人機避障系統(tǒng)主要有三種，分別是超聲波、tof(激光雷達測距的一種)以及視覺測距。最受關(guān)注的國內(nèi)三家無人機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測距方案。
無人機上的“蘑菇頭”就是自動避障模塊，該避障模塊可以實現(xiàn)在6m有效避障距離內(nèi)，以每秒50次的速率實現(xiàn)360°全方位掃描。那么什么是tof測距呢？它是激光雷達測距的一種，tof是time of flight的簡寫，直譯為飛行時間。所謂飛行時間法3d成像，是通過給目標連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行時間來得到目標物距離。使用這種方式光波容易受到干擾，系統(tǒng)發(fā)出的光，必須避開太陽光的主要能量波段，從而避免太陽光的直射、反射等對避障系統(tǒng)造成干擾。該原理需要非常精準的時間測量，需要專用處理芯片，而芯片價格則較為高昂。
昊翔typhoon h采用了realsense方案，realsense屬于“單目+結(jié)構(gòu)光”，即單個攝像頭加結(jié)構(gòu)光發(fā)射器構(gòu)成深度攝像頭。不過結(jié)構(gòu)光卻是個“見光死”，“結(jié)構(gòu)光只適合暗環(huán)境、室內(nèi)。
大疆精靈4的視覺避障，比上述避障方案，更為復(fù)雜一些，采用的是雙目視覺+超聲波雙目的測距原理。在說明它的原理前，我們先來做一個小實驗，我們用膠帶紙遮住一個避障攝像頭，看看會發(fā)生什么。“系統(tǒng)識別到了前視感知系統(tǒng)被部分遮擋或障礙物距離太緊“，自動切換”姿態(tài)模式“，其實就相當于避障系統(tǒng)失效了。為什么只是遮擋了一個攝像頭就失效了呢？因為如果我們蒙上一只眼睛，就會發(fā)現(xiàn)很難判斷你與物體之間的距離。而所謂雙目視覺就像我們?nèi)祟惖膬蓚€眼睛，看到的圖像不一樣，假如同一個點，兩個眼睛看到兩張圖像是存在差異的，而通過三角測距是可以測出這個點的距離。
精靈4的在避障功能上的一個創(chuàng)新點在于，在室內(nèi)雙目視覺弱一些的時候，可以使用超聲波輔助，而由于在室外雙目視覺運算量太大了，總會有漏掉的部分，這時超聲波也可作為補充。超聲波的特點是用來測距離很準確，但是不能形成各個點之間的深度信息，它只能測一個大概的距離。但是用雙目視覺或結(jié)構(gòu)光我可以測出哪個點的深度信息。而無人機在室外主要就是避障，比如只要知道前方有樹就行了。然后在室內(nèi)，有人用來定高，因為無人機要懸停，而gps在室內(nèi)的信號比較弱。
那么精靈4的雙視覺避障是100%的安全嗎？讓我們來做另外一個實驗。當我們正對著障礙物飛行時，在距離障礙物2米時，就會自動懸停，可是當我們倒退飛行、側(cè)飛時，避障系統(tǒng)未能識別到障礙物。這是因為精靈4的避障系統(tǒng)只能夠識別前方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的這個避障范圍其實很窄的。那為什么大疆不在后面和側(cè)面也都加上攝像頭呢？因為要同時處理來自四面八方的圖像信號，大約需要4-8顆8核以上的高性能處理器，即便成本不是問題，耗電也是問題啊！
通過以上的介紹，希望可以讓大家了解到目前各種無人機避障技術(shù)的優(yōu)勢和限制，大家可以根據(jù)自己的需要來選擇更為合適的無人機，目前來看還沒有百分之百盡善盡美的避障技術(shù)，但是已經(jīng)是一個非常不錯的開端，而大疆作為無人機領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，也讓我們看到中國企業(yè)在科技創(chuàng)新上的突破。
另外，很多網(wǎng)友都說這種無人機只是高級的玩具，對于這個觀點，我有一點不同的意見，是否是玩具取決于是否有實際的應(yīng)用價值，現(xiàn)在許多影視作品都是采用的無人機拍攝，而這些拍攝的畫面視角很多是過去很難實現(xiàn)的。所以這就是它的價值所在，并不是只有軍用無人機才可以叫無人機啊。有沒有用并不在于它的體積大小不是？這樣?xùn)|西的技術(shù)突破是值得我們報以更多的尊重的，而不是簡單的一句呵呵不過只是玩具而已來評價它的存在。當然啦，如果你就是有錢任性，像有些豪也管跑車叫玩具啊，但是你不能否認跑車也是交通工具不是？
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