無人機倒著飛能避障嗎
以往無人機的視覺避障,最大的限制就是大部份都只有前向的避障。盡管無人機在往前飛時能探測到障礙物,但倒飛或側向刷鍋時,仍然有可能碰撞炸機。
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所以,當全新的 Mavic 2 有了全向避障,是不是就能實現永不炸機了呢?不是的。
接下來,且聽飛哥為妳揭開“無人機視覺”的秘密。
永不炸機?不存在的
無人機的感知能力,其實會受很多客觀因素的影響。以大疆無人機為例,Mavic Air 或 Mavic 2 主要采用的是雙目視覺測距,它就像人類的雙眼,通過兩臺相機拍攝的畫面,計算兩者的視角差距,從而判斷障礙物的距離。
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但是,因為雙目相機其實就是普通的相機,所以在能見度不足的情況下,雙目相機捕捉不到足夠的光線,基本上就是瞎了,更談不上進行避障了(上圖)。所以在大霧、黑夜、或是亮度不足的室內飛行時,視覺系統其實是並不能協助妳避障的。
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除了亮度之外,障礙物如果是完全沒有紋理的物體(例如壹面白墻,如上圖),視覺系統也是很難測距的,很容易導致避障失效。
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此外,如果障礙物的體積太小或者透光,視覺系統壹樣也幫不了妳。所以如果妳在飛行時遇上高架電纜、吊索(上圖)、風箏線、鐵絲網、甚至是玻璃窗等,壹樣都可以讓妳炸機 。
沒有完美的避障方式,不同方式的視覺系統都有它的優缺點。例如 Mavic 2 向上的視覺系統,采用的是紅外線 TOF 技術,它與前面的雙目視覺剛剛相反,在夜晚或者沒紋理的情況下可以正常運作,但在大白天偏偏就有機會被陽光幹擾,導致避障失敗。
所以奉勸大家,即使妳的無人機有了全向視覺避障,也不要以為可以無所顧忌地亂飛了;通過視覺技術實現的避障,是不足以保妳永不炸機的 。
無人機為什麽需要視覺?
既然如此,那為什麽大疆等廠商,仍然要往無人機上堆砌視覺傳感器呢?
最早的無人機,只能通過衛星定位系統 (GPS) 來定位,以此穩定機身。但 GPS 系統容易受到幹擾,特別是容易受到天氣或場地限制,穩定性不高;所以數年前的無人機,飛行和懸停的穩定性和操控性都會差強人意壹些。
但現在,無人機引入了機器視覺後,穩定性就有了巨大的提升。
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壹般的無人機相機並沒有測距能力,即使障礙物距離不同(上圖左),但相機拍出來就只是壹個平面(上圖右),無法分辨障礙物的遠近。
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但帶有雙目立體相機的新型無人機,就能測出障礙物的距離(上圖右方的紅線),然後通過不同點的距離數據,勾劃建築的形狀,從而建構立體的環境地圖(上圖右方白色的立方體),看懂四周環境,從而判斷自身的所在位置。
我們不妨把無人機的視覺系統,當作是支撐無人機懸空的支架。支架越多,飛行越牢固,無人機就能飛得越穩定,越不容易跟著風飄走。
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這就是所謂的“機器視覺”(上圖):無人機知道自己和障礙物的距離之後,不但能實現避障和繞障,而且每壹厘米的移動,都能被視覺系統感知,提供細致而精準的手感,讓用戶能更加隨心所欲地爽飛。
全向視覺的作用
Mavic 2 為什麽需要全向視覺?因為它除了為無人機了提供全方位的輔助避障功能外,更重要的是提供了更精準的定位能力,讓無人機更容易控制。
無人機在飛行時,很多時候都會受到不同的幹擾(例如 GPS 定位錯誤、墻壁沒紋理等等),這時部份傳感器就會不可避免的出現異常數據。如果只有 GPS 或單壹的視覺傳感器,無人機就可能因此而亂飄、甚至炸機 。
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但在全向視覺系統下,即使有部份傳感器無法正常工作,無人機依靠其他方向的視覺傳感器的協助,依舊能實現穩定懸停(上圖)。
此外,多角度的傳感器能收集更多的環境信息,系統把不同的數據進行比對和驗證,就能篩選出更可靠的數據,從而實現更穩定的飛行。
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以上圖為例,無人機向前的視覺系統和側向的視覺系統,都能同時提供高度變化數據,即使其中壹個的數據受到幹擾,但經過比對就能得出最精確的數據。
通過全向的視覺傳感器協助,Mavic 2 就能達到如此的穩定和精準。
全向視覺的作用
現階段的無人機視覺技術,並不能在無人機身上架起隱形的保護罩;它更是像把眼睛給了無人機,讓它像人類壹樣能“看懂”四周的事物、估算自己身處的位置,並讓無人機在空中更容易受控制。
所以,今天的無人機能做到普通人都能簡單上手,並不是壹朝壹夕就達到的,這背後其實是經過無數個工程師廢寢忘食的研究 。作為用戶的我們,也更應該做壹個負責任的飛手,飛行時多註意四周圍境,切不可麻痹大意,過渡依賴避障技術,造成不必要的安全隱患。