IT趣圈:無人機的避障技術 是怎樣的一回事
最初的無人機,能透過陀螺儀和加速器,感知無人機的平穩程度,透過控制四個電機的輸出,穩定自身的飛行和懸停形態。然後,無人機引入 GPS 和氣壓計感器,結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。
雖然,無人機已經能成功找到三維的“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),成為了業界的課題。誠然,的一批無人機的避障技術,其實骨子裡就也就是:以感測器判斷週遭事物與自身的距離,然後透過控制電機輸出,停止繼續接近障礙、甚至是繞過障礙。
最初,無人機常用的測距方式為“飛行時間 (Time of Flight, TOF) ”,無人機透過發射鐳射/紅外線/超聲波,然後計算電波反射到感測器的時差,估算障礙與自己的距離;但這種方法感知範圍狹窄、距離也不夠遠。愛範兒曾報道,2016 年的新一批無人機,主要建基於計算機視覺:改用透過雙目攝影機或結構光的造成的視差 (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。
但是,為什麼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。
無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,本身還是矛盾命題。
為什麼消費級無人機的自動避障技術,最後就火不了?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。使用者為了拍攝“上帝視角”,需要把無人機飛往高空;但在高空裡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)。
雖然如此,無人機的自動避障技術在航拍上用處不大,但它在行業無人機裡仍然十分重要。