實驗室內，一架無人機在精確控制下自主穿越障礙，完成復雜編隊飛行，其背后是NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)提供的亞毫米級精度定位支撐。

在機器人技術日益精進的今天，精確的室內定位已成為科研突破的關鍵支撐。當研究涉及高速飛行的無人機、精密操作的機械臂或復雜集群算法時，亞毫米級的精度和毫秒級的延遲往往決定了實驗的成敗。

在多種室內定位技術中，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)以其卓越的性能，成為機器人科研領域的黃金標準。

01 高精度標桿，NOKOV度量動作捕捉

走進眾多高校機器人實驗室，常能看到空間中安裝的多臺紅外高速相機，這些正是NOKOV度量光學動作捕捉系統(tǒng)的核心組成部分。

這套系統(tǒng)通過排布在空間中的多個動作捕捉鏡頭，對室內空間的捕捉區(qū)域進行覆蓋，并對捕捉目標上放置的反光標志點（Marker）進行三維空間位置的精確捕捉。

經過專業(yè)軟件算法的處理，系統(tǒng)能夠輸出高達亞毫米級別的定位精度，采樣頻率最高可達340Hz，為機器人研究提供了前所未有的數(shù)據精準度和實時性。

與采用GPS、航跡推算、全局攝像頭、UWB等定位方法的實驗平臺相比，該平臺的精度大大提高。

NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)配備Mars系列紅外動作捕捉相機，分辨率涵蓋220萬至1200萬像素。其自主研發(fā)的算法可實時解算復雜動作數(shù)據，支持輸出六自由度位姿信息及骨骼數(shù)據。

在機器人研究中，這種高精度數(shù)據可以通過VRPN形式傳輸，或通過SDK（C++語言）端口廣播與ROS、Labview、Matlab（包含Simulink）等軟件通信進行二次開發(fā)，無縫接入現(xiàn)有的機器人研究流程。

02 技術解析，多重優(yōu)勢支撐科研創(chuàng)新

微秒級時間同步技術確保了多個相機之間的時間戳誤差≤1μs，而UWB基站同步誤差達100μs。當無人機以10m/s飛行時，前者位置計算誤差僅0.01mm，后者達1mm，這種差異對機器人控制算法驗證至關重要。

多剛體識別與追蹤能力讓研究者能夠同時分析機器人多個部件的運動關系。系統(tǒng)軟件具有一鍵建立剛體功能，大幅提高工作效率。

大范圍覆蓋能力支持20m×20m空間覆蓋，多機同步誤差在±0.03mm內，為群體機器人研究提供了理想平臺。

無論是單個機械臂的精細操作，還是數(shù)十架無人機的集群飛行，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)都能提供全場景的精準定位支持。

03 應用案例，多領域研究突破

在西北工業(yè)大學無人系統(tǒng)技術研究院，張通老師團隊進行的無人機室內飛行協(xié)同控制實驗中，定位系統(tǒng)由NOKOV度量光學動作捕捉系統(tǒng)完成。

該實驗實現(xiàn)了多架無人機在室內環(huán)境下的精確協(xié)同飛行，為無人機集群算法研究提供了關鍵驗證平臺。

北京理工大學則在NOKOV度量光學動作捕捉系統(tǒng)的基礎上，搭建了一套以無人機、地面移動機器人/無人車為控制對象的異構多智能體協(xié)同/地空協(xié)同/無人機集群控制實驗平臺。

該平臺可實現(xiàn)對多種異構智能體控制算法進行驗證，并模擬出空地協(xié)同巡邏、無人車圍捕和探測圍捕等多種軍事場景。

江蘇科技大學群體機器人實驗室采用Crazyflie無人機，演示無人機編隊飛出“8”字形態(tài)效果，同時使用光學動作捕捉系統(tǒng)，實現(xiàn)室內精準定位，捕捉無人機集群編隊的運動軌跡。

04 其他主流方案，各有所長

除了光學動作捕捉系統(tǒng)，室內定位領域還有多種技術路徑，各有其適用場景和特點。

UWB超寬帶定位系統(tǒng)基于超寬帶脈沖信號，多徑分辨能力強，是工業(yè)場景的熱門選擇。其水平精度約10cm、高度精度約30cm，支持多標簽/基站組網。

不過，UWB易受障礙物遮擋產生NLOS（非視距）誤差，且在機器人高速運動時，因時間同步精度限制，位置計算誤差較大。

視覺/激光SLAM方案通過環(huán)境特征建模實現(xiàn)無人機室內定位，無需預設基礎設施。

例如，Intel RealSense D435i結合VINS-Fusion視覺慣性方案，可實現(xiàn)0.1-0.3m的精度。360°A3激光雷達SLAM采樣頻率可達16000次/秒，具備25m測距半徑。

但視覺SLAM在低紋理環(huán)境特征點提取率會下降60%，激光SLAM在強光環(huán)境易失效。

多傳感器融合方案通過“激光雷達+IMU+視覺”的組合突破單一傳感器局限。

某型測繪無人機采用該技術路徑，實現(xiàn)無GPS下±0.03m定位誤差，適配水電站豎井等危險場景。

05 選擇指南，因需而配

面對多種定位方案，研究者需根據具體需求做出選擇：

對于算法驗證與控制系統(tǒng)開發(fā)，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)是理想選擇。其亞毫米級的精度和毫秒級的延遲能為算法評價提供可靠基準。

對于室外環(huán)境或大范圍作業(yè)，多傳感器融合方案或“5G+北斗”組合技術可能更適合，它們能實現(xiàn)室內外定位無縫切換。

對于成本敏感的教育演示，輕量級方案如超聲波+光流傳感器組合可能足夠，雖然精度僅10-15cm，但成本低廉。

對于黑暗環(huán)境或弱光條件，毫米波射頻定位方案表現(xiàn)卓越，其反向散射標簽單價低，功耗僅微瓦級，穿透煙霧能力優(yōu)于UWB。

在西北工業(yè)大學、北京理工大學等科研機構的實驗室里，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)正在為機器人研究的突破提供強有力的支持。從單臺機器的精密操作到多智能體的集群協(xié)同，亞毫米級的定位精度讓曾經只存在于理論中的算法走向現(xiàn)實。

隨著機器人技術的不斷發(fā)展，精準室內定位的需求將愈發(fā)重要，而NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)無疑將繼續(xù)在這一進程中扮演關鍵角色。