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【通天塔之聊聊无人机】贰 技术趋势

无人机的技术有这么一个有意思的地方,就是看起来简单的,可能很难;看起来很难的,可能反而简单。


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  • 2016.11.29: 更新系列目录

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关于无人机机载技术,我是不敢班门弄斧的,无人机研发相关技术的日志在参考链接中,这里简单提一些关于传感器数据和计算机视觉以及机器学习的内容,因为我至少了解一点点。

先说传感器数据,简单来说,是五个『三维』:三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度,一共十五个。而这十五个变量其实也是有依赖关系的(理论上),比如角速度积分得角度,加速度积分再积分就是位置,问题在于实际比理论复杂得多,传感器的一点点误差经过长时间的积累就会变得异常巨大(蝴蝶效应),所以现实生活中,一般加上 GPS、气压计和指南针等等拼成一套组合导航系统,尽可能准确获得这十五个变量。

可是这么一套系统这么多元件,无论是体积还是设计都有很大的限制,所以技术发展的一个努力方向,就是把整套系统弄成一个传感器,这样才能使得无人机小型化真正成为可能。

然后说说计算机视觉吧。计算机视觉的本意是赋予计算机从『看见』到『看懂』的能力,『看见』其实不难,但是『看懂』很不简单,围绕『看懂』的研究也非常多,从物体识别,到运动状态判断再到场景重建,都是非常考验技术实例的,Phantom 4 上的自动追踪和主动避障,其实就是相关技术真正落地的应用。涉及的技术原理其实大多是 CV 届研究蛮久的课题(具体这里不展开了,看看顶级会议的论文集即可),具体到产品上就是取舍的过程。比方说测距,是用超声波、红外线、激光还是用双目视觉?具体选择就要根据产品的定位和应用来权衡了。

再聊聊无人机技术物理上的作用域。先说一个距离:500 米,经验上我们把超过 500 米就当做超视距(当然有雾霾的话可能 50 米就看不到了)。关于超视距飞行,其实各国都是非常谨慎的,因为目前消费级无人机对周围环境感知的能力其实是及其有限的,做得最好的自动避障,其也是只做到了两个方向,更不要说面对极端恶劣天气了。

当然我们可以说有多少多少高大上的技术,不过一定不能忽视的一点,是电池容量的限制。比方说坐飞机要求单个电池不能超过多少毫安时,那么这就是电池容量的限制了。很多效果好的技术背后是更大的计算量,也就是更大的能量消耗,如果无人机只能飞五分钟,那再牛,估计也没人用的。这里我们其实可以参考手机的做法,不是把所有东西都放到手机里,而是必要的放进去,剩下的可以通过基站解决。比方说相关数据的传输,可以从目前的点对点,往数据链的方式进化,这样更灵活,更能适应各种情况,不过具体要怎么弄呢?我也不知道呀。

总结一下,按照我现在的感觉,技术趋势大约可能是这样的

  • 飞机间互联与编队
  • 智能环境感知
  • 自动驾驶与航路规划
  • 更高效的传感器
  • Geo Fencing

参考链接

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