【導(dǎo)讀】對于消費(fèi)級無人機(jī)來說,更多的是滿足航拍需求,主打輕便可攜帶,而對于植保無人機(jī)來講,就有較高的性能要求,夜間避障也顯得尤為重要。因此,小編集齊了大疆/零度/昊翔/極飛4大無人機(jī)逐一對比。那么夜間避障技術(shù)到底哪家強(qiáng)呢?
最近,一直植根于無人機(jī)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的極飛科技有了新動(dòng)作,他們發(fā)布了 XCope「天目」無人機(jī)視覺系統(tǒng)(XAIRCRAFT XCope UAV Vision System)。這個(gè)系統(tǒng)融合了雙目避障和地形視覺模塊,讓植保無人機(jī)擁有了感知環(huán)境的能力,進(jìn)一步提升了它的作業(yè)效率和安全性。
技術(shù)參數(shù):
- 雙目避障,30 米有效識別距離;
- 地形視覺模塊,無 GPS 條件下也能全天候獲得位置信息和飛行信息;
- 風(fēng)簾阻斷技術(shù),主動(dòng)除塵,專為植保無人機(jī)設(shè)計(jì),適應(yīng)極端復(fù)雜環(huán)境;
- 主動(dòng)近紅外照射技術(shù),具有夜視功能。
我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)很有趣的點(diǎn)是它能夠?qū)崿F(xiàn)夜間避障,為什么這很有趣?因?yàn)槿绻阌写蠼?,它的雙目避障在晚上可能就完全「瞎掉」,而且不僅是晚上,據(jù)說是照度小于 300 lux 就會(huì)關(guān)閉。
所以當(dāng)然大疆是不推薦你晚上玩無人機(jī)去做一些「獵奇的事情」,想做只能靠自己的技術(shù)了。但考慮到 Inspire 2 已經(jīng)可以定制 4G 通訊功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制飛行器這樣的黑科技,所以如果再實(shí)現(xiàn)夜間避障,我們的黑客和極客們又有好玩的事情做了。
所以這里我們先來聊聊「夜間避障」。
極飛 & 主動(dòng)近紅外照射技術(shù)?
極飛做夜間避障是因?yàn)樗麄兊亩鄶?shù)植保作業(yè)是在夜間進(jìn)行。其實(shí)他們實(shí)現(xiàn)「夜間避障」的原理并不復(fù)雜。
先說避障原理,向前避障是雙目避障,它利用成像設(shè)備的兩只「眼睛」來獲取被測物體的兩幅圖像,通過計(jì)算圖像對應(yīng)點(diǎn)間的位置偏差來獲取物體的三維信息,包括攝像頭與物體的距離和物體之間的距離等。是基于視差原理,是計(jì)算機(jī)視覺的一種重要形式,這和人眼感知物體三維信息的原理相似。參照下面這個(gè)惡趣味的圖片。
而夜間避障,是采用了這個(gè)主動(dòng)近紅外照射技術(shù),簡單來說就是加了一個(gè)特殊的「手電筒」和并改造了「眼睛」。夜間這個(gè)「眼睛」幾乎看不到(和現(xiàn)有大疆產(chǎn)品一樣),而極飛采用的雙目是由兩個(gè)黑白鏡頭組成,從 380-1080nm 波段都可以成像,也就意味著不僅能「看見」可見光,還能看見人眼也看不見的紅外線。
(中間長條裝為發(fā)射,兩側(cè)為接收)
無人機(jī)會(huì)主動(dòng)發(fā)射近紅外線光線,近紅外光是介于可見光和中紅外光之間的電磁波,雖然人眼看不到,但能作為夜晚的光源,雙目的每一個(gè)鏡頭就能接收到環(huán)境中的紅外線的反饋,經(jīng)過雙目計(jì)算后(和白天的計(jì)算處理相同)就可以「感知」到環(huán)境和障礙物了。而且避障距離和白天相比沒有變化,都是 30 米(角度:水平 FOV 65°)。
其實(shí)這個(gè)原理并不是極飛所創(chuàng)造,它在軍事當(dāng)中運(yùn)用很早,在美、德等國二戰(zhàn)期間,第一代的主動(dòng)紅外探測裝置用在了戰(zhàn)場上,通過自帶的光源設(shè)備主動(dòng)產(chǎn)生近紅外輻射照射目標(biāo)區(qū)域,然后接收目標(biāo)返回的紅外信號,轉(zhuǎn)換為可視圖像進(jìn)行觀察分析。例如德國研制的車載主動(dòng)紅外夜視儀可用于夜間無燈光條件下隱蔽行進(jìn),并通過這種手段避開同盟國的監(jiān)視,秘密地把 V-2 導(dǎo)彈運(yùn)送到前線。
而說到這里,目前所有的民用無人機(jī)都不能在夜間或者說光線不好的情況下避障嗎?其實(shí)不然,我們可以看看那些本來「見光死」的避障無人機(jī),在晚上是不是能夠活過來。
昊翔 & RealSense 技術(shù)?
說到紅外夜間避障,很容易讓我聯(lián)想到的就是昊翔所采用的這個(gè) Intel 的 RealSense 技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在他們的 Typhoon H 上用來實(shí)現(xiàn)避障。
為什么想到它?因?yàn)?RealSense 的硬件搭載了:兩個(gè)紅外鏡頭 + RGB 鏡頭 + 紅外結(jié)構(gòu)光(就是紅外激光發(fā)射器),同時(shí)用超聲波傳感器來輔助。
簡單來說,它避障的一部分是和極飛用了同樣的方式,只是這雙「眼睛」是只能看到紅外,同樣是發(fā)射紅外結(jié)構(gòu)光,用這雙「紅外眼睛」來接收,進(jìn)行環(huán)境感知。但不同的是,這雙「紅外眼睛」接收到的信息會(huì)給 RealSense 的「大腦」做思考,用來和其他傳感器信息配合,進(jìn)行 3D 建模,然后「思考」出繞過障礙物的方式,也就是常說的路徑規(guī)劃。
這也是為什么坊間傳聞它是「見光死」了,因?yàn)榧t外受可見光的影響也比較大,白天強(qiáng)光環(huán)境下的效果并不一定理想,所以會(huì)有輔助超聲波傳感器,當(dāng)然是沒有「見光死」這么夸張了。
說回到「夜間避障」,所以它在夜間同樣能夠?qū)崿F(xiàn)夜間避障,而且表現(xiàn)也許會(huì)比白天更好,因?yàn)?RGB 鏡頭晚上看不見,在 3D 建模的時(shí)候就少了一個(gè)傳感器信息,所以運(yùn)算速度會(huì)更快,但精度可能就會(huì)降低一些。
我們好像一不小心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)昊翔的優(yōu)點(diǎn)?當(dāng)然,我需要有空找個(gè)夜晚來實(shí)際試試效果。
大疆 & Inspire 2 、Phantom 4 Pro?
什么?Inspire 2 和 Phantom 4 Pro 還有這個(gè)隱藏技能?
不不不,其實(shí)還是「夜盲癥」患者,即使是 Inspire 2 上新搭載的雙目避障在晚上依舊看不見,我在這里想說的是 Phantom 4 Pro 兩側(cè)、Inspire 2 向上的避障感知系統(tǒng),他們的原理都是紅外感知。
一發(fā)一收,長條發(fā)射?!赣行綔y距離達(dá) 7 米,感知范圍為水平方向 70°、垂直方向 20°的錐體形狀?!?/div>
「Inspire 2 頂部紅外感知系統(tǒng),能有效感知上方 5 米范圍內(nèi)的物體,可以在上升過程中,大概率避免飛行器撞擊頂部障礙物的情況發(fā)生。(FOV ±5°)」
因?yàn)閭鹘y(tǒng)的超聲波避障,檢測精度低,且由于其結(jié)構(gòu)特性容易受飛機(jī)槳頻振動(dòng)的影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定性。相比之下,紅外感知系統(tǒng)不僅探測面積更大,而且能夠準(zhǔn)確識別距離飛行器最近的物體距離,有更強(qiáng)的抗干擾能力,所以大疆用它來做輔助,當(dāng)然也只是輔助,強(qiáng)光直射情況下還是會(huì)失效的。
所以說了這么多其實(shí)要義只有一個(gè)就是「紅外在夜間好使!」,其它方案呢?還有激光雷達(dá)。
零度 & TOF 避障系統(tǒng) ?
在去年極客公園的奇點(diǎn)大會(huì)上,零度的楊建軍展示了名為 TOF 避障系統(tǒng)(激光雷達(dá)測距的一種)。是 time of flight 的簡寫,也就是飛行時(shí)間法 3D 成像,是通過給目標(biāo)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(shí)間來得到目標(biāo)物距離。
但使用這種方式夸張的說也算是「見光死」的一種吧,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?!改壳埃琓OF 在室內(nèi)測量距離最大可以到 10 米,室外強(qiáng)光干擾的話,5 米左右吧?!?/div>
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(就是頭頂上的這個(gè)裝置)
所以同樣在夜間用來「避障」也是極好的。但苦于該原理需要非常精準(zhǔn)的時(shí)間測量,需要專用處理芯片,而芯片價(jià)格則較為高昂,零度也并沒有量產(chǎn)它。
最后
其實(shí)說到最后,發(fā)現(xiàn)「夜間避障」并不是一個(gè)解決不了的難題,現(xiàn)成的就有很多解決方案,所以而它更像是一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)理的抉擇。
極飛有真實(shí)的需求,測繪避障能提前預(yù)估農(nóng)田里的電線桿,但是卻往往忽略了田地里一個(gè)長的很高的高粱...... 所以什么時(shí)候推出這樣的功能,大家的需求真的達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)了嗎?所以目前需求才是唯一的變量。
但就像手機(jī)上剛出現(xiàn)攝像頭的時(shí)候,誰會(huì)想到未來居然會(huì)有人把「夜間成像素質(zhì)」列為它很重要的一個(gè)考量因素一樣,我能想到 Phantom 5 也許是全向避障,讓它成為不會(huì)撞的無人機(jī),但也許想不到的是未來誰會(huì)推出一個(gè)「夜用無人機(jī)」也說不定呢。
最后也許你現(xiàn)在就能自己解決。#萬能的某寶。
本文來源于極客公園。
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