《電子技術(shù)應(yīng)用》
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大疆無人機技術(shù)揭秘,牛皮不是吹出來的

2017-03-02
關(guān)鍵詞: 無人機 大疆無人機

未來,我們還要做得更加精細,更加精準,就是要把99%變成99.9%,這就是工匠精神?!薄蠼畡?chuàng)新副總裁王帆

  在近兩個小時的對話中,這是王帆給我印象最深刻的一句話,大疆仍然保留著它專注技術(shù)的基因,腳踏實地的態(tài)度和追求極致的信念。

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  大疆精靈4

  工匠精神,究竟是如何體現(xiàn)在大疆的產(chǎn)品上的呢?

  王帆:“我們最引以為傲的是室內(nèi)外復雜條件下的精準懸停技術(shù)。”

  “懸?!笔嵌嘈?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/無人機" title="無人機" target="_blank">無人機最基本的能力,三維位置、三維角度、三維速度、三維加速度、三維角速度,這十五個需要測量的狀態(tài)都對多旋翼無人機保持穩(wěn)定飛行有至關(guān)重要的作用。

  控制器通過一系列“串級控制”來調(diào)整飛行姿態(tài):已知三維位置并始終鎖定在懸停位置,這里的控制量是一個目標的懸停速度,當飛行器位于懸停位置時,目標懸停速度為0;當飛行器偏離懸停位置時,目標懸停速度不為0,方向趨于懸停位置。

  大疆的組合導航技術(shù)結(jié)合GPS、慣性測量元件、地磁指南針和氣壓計各自的優(yōu)缺點,通過處理電子信號、融合多種傳感器的測量值,獲得較為準確的飛行器十五個狀態(tài)量的測量。

  王帆:“大疆精靈4的Active track功能,也叫作智能跟隨,通過圖像識別和機器學習,真正實現(xiàn)了視覺追蹤。”

  大疆在精靈4上實現(xiàn)了雙目立體視覺系統(tǒng)加慣性測量元件構(gòu)成的視覺里程計,這是一種算法非常復雜的視覺感知系統(tǒng),不僅要通過圖像反推出視野中物體的平面運動,還要反推出這些物體的三維位置,并且基于這些物體的三維位置做多次優(yōu)化計算。

  但是,采用類似人眼結(jié)構(gòu)的雙目立體視覺系統(tǒng),這點就比較容易實現(xiàn)。因為一個物體同時出現(xiàn)在左右兩個相機的視野中時,左右視野有視差,視差可以幫助解算物體的位置,只需要簡單的幾何關(guān)系就可以解決,這類技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

  

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  底部雙目立體視覺系統(tǒng)

  類似于視覺追蹤的功能其實在大疆之前的產(chǎn)品之中就具備,但是當時僅僅是設(shè)定GPS點之后,環(huán)繞該點進行飛行。大疆在精靈4上真正實現(xiàn)了基于畫面識別技術(shù)的跟蹤,而且全程有自動避障。

  王帆:“從室內(nèi),到室外,無縫對接,我們的產(chǎn)品不會產(chǎn)生任何偏移,這才是基本的、關(guān)鍵的、核心的,而不是其他花哨的功能?!?/p>

  精靈4有兩套雙目立體視覺系統(tǒng),一套向前看,一套向下看。這樣的設(shè)計有兩個好處:1. 向下看的一套雙目立體視覺系統(tǒng)可以探測下方地面上物體的三維位置,從而知道地面的距離;2. 向前看的一套雙目立體視覺系統(tǒng)可以用來探測前方場景中物體的深度,產(chǎn)生深度圖進行障礙感知。

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  深度圖

  精靈4上一共有GPS、慣性測量元件、氣壓計、地磁指南針、超聲波模塊、雙目視覺系統(tǒng)六種傳感器。其中雙目視覺系統(tǒng)有兩套,共4個相機;慣性測量元件有兩個,實現(xiàn)雙冗余備份;地磁指南針也有兩個,同樣雙冗余。當工作中的慣性測量元件或者地磁指南針受到嚴重干擾的時候,系統(tǒng)會自動進行備份切換,切換到另一個傳感器上。

  有了這些傳感器以后,組合導航系統(tǒng)升級成為了智能導航系統(tǒng)。智能導航技術(shù)極大拓展了飛行器可以活動的空間,當有GPS的時候,系統(tǒng)可以通過GPS為主進行十五個狀態(tài)量的測量,視覺里程計依然可以繼續(xù)運作,提供額外的速度和位置的測量值進一步提高精度;GPS信號不好的時候,視覺里程計可以接替GPS為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的觀測。

  王帆:“我們圖像數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)幫助廣大的航拍愛好者實現(xiàn)他們的創(chuàng)意和想法?!?/p>

  Lightbridge是大疆自在研發(fā)的專用通信鏈路技術(shù),可實現(xiàn)幾乎“零延時”的720p高清傳輸和顯示,距離通??蛇_2公里以上,在開闊無干擾的情況下甚至可達5公里以上。

  Lightbridge技術(shù)使用單向圖像數(shù)據(jù)傳輸,類似位于高處的電視廣播塔的數(shù)據(jù)傳輸形式。此項技術(shù)毫無疑問是現(xiàn)階段無人機圖傳中最先進的,不僅可以最小化圖傳延時,還可以最大化傳輸距離。從技術(shù)實現(xiàn)上來講,正是因為Lightbridge使用的是單向廣播數(shù)據(jù)的方式,即使飛得遠,圖傳延時仍能穩(wěn)定保持在100-200毫秒左右。

  新一代精靈4航拍無人機,它所搭載的相機能拍攝4K/30fps和1080p/120fps視頻,實現(xiàn)了慢動作拍攝。鏡頭8片鏡片的設(shè)計,94°視角、f/2.8光圈,最近對焦距離降低至1米,與Phantom 3相機鏡頭相比,畸變降低了36%,色差降低了56%。

  在照片質(zhì)量方面,Phantom精靈4的相機還能以Adobe DNG RAW格式拍攝1200萬像素照片,視頻與照片兩不誤。之前界定專業(yè)級與消費級航拍無人機的主要標準,也就是成像質(zhì)量,如今在大疆4上已經(jīng)跨越。正如官方宣傳片所說,大疆提供了一整套完美的航拍解決方案

  最后,用王帆的另一句話作結(jié)尾,很合適。

  王帆:“我們不是一個PPT上的企業(yè)。在實現(xiàn)以前,我們不會到處說?!?/p>


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