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无人机线路板：究竟是什么黑科技让大疆无人机不会撞墙

文章来源：责任编辑作者：王灿查看手机网址

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人气：5634发布日期：2016-03-28 03:05【大中小】

无人机线路板：线路板厂在CES迎来Yuneec的黑级双目自动避障技术之后，这回我们在大疆Phantom 4的发布会里，再次迎来第二颗黑级冲击：基于双目避障的视觉追踪技术。然而，为什么大疆的Phantom 4和Yuneec的Typhoon H，可以像有生命的一样自动回避障碍物？

原因是：它们都有一双眼睛。

无人机线路板

什么是“双目”？

视觉是一种基于2D的感知，我们在2D画面下只能知道长度和阔度，但是不能感知深度和距离，但生物能判别深度和距离，是因为我们不单只有一只眼睛，而是有“一双”眼睛。我们可以透过眼睛的左右距离，与观察的对像产生视差(Parallax)，藉此获得深度和距离的信息。

大家不妨试试：把手指放在眼前，分别采用单眼及双眼方式盯着，然后把手指往前／后移动。如果你单着眼看，你只能透过手指的大小和焦距来判定它的大约位置；但当你使用双眼盯着，才能准确地估算你的手指离你多远。从此可见，对于人类来说，“一双眼睛”是我们由2D世界进化至3D世界的关键，我们会称这种效果为“立体视觉”以及“双目视觉”。

无人机线路板

同样地，对于科技界别来说也是一样：在天文学或测量学上的三角测量术（上图），其方法很类似生物使用双目测距。同样地，下图是大疆无人机的设计，在起降架的上方各有一只眼睛，无人机就能透过这一双眼睛，利用三角测量法来判定对像的远近。

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何以要用双目？

无人机发展多年，早就能透过GPS判定无人机在平面上的位置(2D)，藉此进行定点悬停。但是，如何让无人机感知距离，回避障碍，一直都是个很大的难题。

我们最早的测距方式其实有点像车雷达，透过类似蝙蝠的“听觉”，向测距对像射出电波，感知反射后判定物件的方向和位置。法国无人机公司Parrot旗下的AR.Drone 无人机，最早就透过超声波方式往下方测距，让无人机能固定在同一高度上飞行；而零度无人机的探索者第二代则采用特殊红外线方式360度测距（下图），藉此回避障碍物。然而，雷达式测距的最大限制是：它需要先发射电波，然后侦察电波反射；在续航力和电波发射功率的限制下，很难进行长距离的测距：例如Parrot Bebop Drone的超声波定高，最高距离只有8米，而零度探索者2的最大回避半径，则只有6米。

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但透过双目感应器，只要在光线良好的环境下，它的自动避障距离比雷达式避障要远得多：大疆的双目感应器可以判断最远约15米的障碍，比Parrot Bebop Drone远了接近一倍。

智能的眼睛

由于双目感应器有更广阔的距离判定能力，让它能提供更智能的飞行方式。

大疆Phantom 4或是Yuneec Typhoon H这种采用双目感应器的无人机，能在飞行时同时取得长、阔、深的数据，瞬间进行基本的3D建模，从而让无人机回避的同时，即时重新规划最优的飞行路线，绕过障碍（下图）；而不是像超声波避障一样只能直接停下来。除此之外，由于无人机的整个飞行路线都能基于视觉来调整——用人话来说，就是你可以直接用画面来控制你的飞行路线，故此，我们现在可以直接以最最最直观的图像方式来控无人机：大疆的Phantom 4里的“视觉追踪”和“指点飞行”，就是透过双目感应器来增强可靠性。虽然说目前有部份无人机也实现了视觉操控和追踪的能力，但操控的准确度与敏捷度，并不能与拥有双目感应器的无人机相比。

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诚然，双目避障虽然是黑级科技，但算不上是什么新玩意，大疆其实只是沿用了他们原有的Guidance技术。大家一直不能在消费级无人机上使用双目避障，其主因是双目避障也是把双刃剑，它有其优势，但同时亦有其限制。

双目的限制

双目避障的最大问题是：它需要进行大量的图像分析，而图像分析往往需要大量的计算机资源来运算，所以它对于无人机的大脑－“飞行控制器”的运算速度有不低的要求，这也是高通和英特尔这两家处理器巨头，为甚么能藉着强大的运算能力而跨界插足无人机范畴。而且，亦由于双目避障需要大量的运算，导致增加了耗电量，这也是大疆本来就掌握了是360度双目避障技术，但最后Phantom 4却只采用前向避障的最大原因。

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