江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

「」解密多旋翼飞行器传感器技术( 二 )


视觉感知系统
1970 年之后 ， 随着数字成像技术的发展 ， 相机作为一种传感器开始被广泛研究 。相机的原理模拟人的双眼 ， 因为人可以通过自己的视觉估计视野中物体的位置和距离 ， 所以研究者们模仿人的特点 ， 可以利用相机的二维图像反推图像中物体的三维信息 。这种由二维图像推算三维信息的技术和数学理论发展成一个独立的学科叫做计算机视觉 ， 也被称作机器视觉 。
「」解密多旋翼飞行器传感器技术
文章图片

文章图片

视觉感知系统
视觉感知系统由一个或者多个相机构成 ， 理论上能够单凭相机就可以准确测量十五个状态量 。但是与其他传感器类似 ， 相机也有很多的缺陷 ， 包括无法恢复尺度、成像质量有限、计算量消耗巨大等等 。幸好 ， 我们还可以把视觉感知系统和其他传感器结合起来 ， 例如与组合导航技术结合互相提高测量精度 。
第二代飞控技术
光流测速模块
光流测速模块通常由一个相机、一个惯性测量元件、一个超声波模块构成 。采用计算机视觉技术中于 1981 年被发展出来的“光流追踪”算法 ， 其作用是测速度 。光流算法原理上只可以测三维速度 ， 不能直接测量三维位置 。我们可以通过光流测速模块测出的三维速度 ， 在通过积分获得三维位置 ， 但是就像惯性测量元件积分会发散一样 ， 光流测速模块积分得到的位置也会发散 ， 好在它不会天马行空地失去控制 。光流测速模块和组合导航技术中除了GNSS之外的传感器妥善融合之后 ， 它可以做到悬停时测量的位置不发散 。因此光流测速模块可在有限的条件下能够替代 GNSS 。
大疆在 2014 年底推出的第二代飞控的相关产品中加入了光流测速模块 ， 同时也加入了SDK、限飞区和新手模式等功能 。例如大疆“悟” Inspire 1 以及精灵 Phantom 3 上都装载了自主研发的光流测速模块 。
「」解密多旋翼飞行器传感器技术
文章图片

文章图片

大疆精灵 Phantom 3 的光流模块
第三代飞控技术
双目立体视觉系统
双目立体视觉系统由两个相机构成 ， 类似人眼结构 。采用视觉里程计的技术 ， 通过对同时出现在左右两个相机视野的视差解算物体的位置 ， 并结合惯性测量元件实现自身状态观测 。
2004 年 ， NASA 成功把视觉里程计和惯性测量元件构成的视觉定位系统装在“机遇号”和“勇气号”火星车主频仅有 20MHz 的特制芯片上 ， 送上了火星 。帮助火星车通过一对双目相机非常准确地记录自己走过的路线 。此举吸引了很多计算机视觉研究人员投身视觉里程计的研究 ， 极大推动了视觉里程计在机器人学中的应用 。
「」解密多旋翼飞行器传感器技术
文章图片

文章图片

嫦娥四号
图片来源于 中国航天科技集团 公号
大疆精灵 Phantom 4 采用的双目立体视觉系统
大疆在精灵 Phantom 4 上实现了双目立体视觉系统加惯性测量元件构成的视觉里程计 ， 飞机上装了两套双目立体视觉系统 ， 一套向前看 ， 一套向下看 ， 一共是四个相机 。
两套双目视觉还带来了视觉里程计之外的两个好处 。
1、向下看的一套双目立体视觉系统可以探测下方地面上物体的三维位置 ， 从而知道地面的距离 。
2、向前看的一套双目立体视觉系统可以用来探测前方场景中物体的深度 ， 产生深度图进行障碍感知 。深度图还可以用于重建一个飞行器周围的局部地图 ， 以进行精细的运动规划 ， 这就是精灵4指点飞行的基础 。
「」解密多旋翼飞行器传感器技术


推荐阅读


上一篇：■Redmi K30 Pro 体验

下一篇：『』点燃速度与激情，iQOO 3拉力橙配色开始预售