真的不知道62：无人机避障功能是怎么实现的？

大家好，欢迎收看本期《真的不知道》。有网友在跟帖里质疑我的台湾人身份，认为我普通话太标准了，怎么可以酱，人家是真的辣，难道一定要人家酱主持吗，我才表嘞，明明可以说很标准的国语啊~还有人说我丑，不过也有人挺我，我要谢谢挺我的童鞋~还有就是拜托各位不要每次都提醒我鼻子大了。。。我知道，我真的知道。。。你说你留言你也干不掉我了，你关掉网页就好了嘛，实在不行您在我鼻子这个范围贴个便利贴？大家何必互相伤害呢~对吧~

好啦，我们来进入今天的正题。上个礼拜呢，姜大师拿回了大疆新一代的无人机精灵4。其中的非常强悍的避障功能引起了我兴趣，所以我们今天就一起来研究研究无人机的避障功能是怎么实现的？

现在市面上主流的电动多旋翼无人机避障系统主要有三种，分别是超声波、tof(激光雷达测距的一种)以及视觉测距。最受关注的国内三家无人机厂商最近相继都推出了自己的新品，并且分别使用到了这三种系统其中一种或两种。

其中，零度在ces2016上发布的xplorer 2，采用的是tof测距方案。

无人机上的“蘑菇头”就是自动避障模块，该避障模块可以实现在6m有效避障距离内，以每秒50次的速率实现360°全方位扫描。那么什么是tof测距呢？它是激光雷达测距的一种，tof是time of flight的简写，直译为飞行时间。所谓飞行时间法3d成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行时间来得到目标物距离。使用这种方式光波容易受到干扰，系统发出的光，必须避开太阳光的主要能量波段，从而避免太阳光的直射、反射等对避障系统造成干扰。该原理需要非常精准的时间测量，需要专用处理芯片，而芯片价格则较为高昂。

昊翔typhoon h采用了realsense方案，realsense属于“单目+结构光”，即单个摄像头加结构光发射器构成深度摄像头。不过结构光却是个“见光死”，“结构光只适合暗环境、室内。

大疆精灵4的视觉避障，比上述避障方案，更为复杂一些，采用的是双目视觉+超声波双目的测距原理。在说明它的原理前，我们先来做一个小实验，我们用胶带纸遮住一个避障摄像头，看看会发生什么。“系统识别到了前视感知系统被部分遮挡或障碍物距离太紧“，自动切换”姿态模式“，其实就相当于避障系统失效了。为什么只是遮挡了一个摄像头就失效了呢？因为如果我们蒙上一只眼睛，就会发现很难判断你与物体之间的距离。而所谓双目视觉就像我们人类的两个眼睛，看到的图像不一样，假如同一个点，两个眼睛看到两张图像是存在差异的，而通过三角测距是可以测出这个点的距离。

精灵4的在避障功能上的一个创新点在于，在室内双目视觉弱一些的时候，可以使用超声波辅助，而由于在室外双目视觉运算量太大了，总会有漏掉的部分，这时超声波也可作为补充。超声波的特点是用来测距离很准确，但是不能形成各个点之间的深度信息，它只能测一个大概的距离。但是用双目视觉或结构光我可以测出哪个点的深度信息。而无人机在室外主要就是避障，比如只要知道前方有树就行了。然后在室内，有人用来定高，因为无人机要悬停，而gps在室内的信号比较弱。

那么精灵4的双视觉避障是100%的安全吗？让我们来做另外一个实验。当我们正对着障碍物飞行时，在距离障碍物2米时，就会自动悬停，可是当我们倒退飞行、侧飞时，避障系统未能识别到障碍物。这是因为精灵4的避障系统只能够识别前方0.7—15米的障碍物，水平视角为60°，而垂直视角只有54°。而我们人类在不转头的情况水平视角约120°，所以大家应该可以知道精灵4的这个避障范围其实很窄的。那为什么大疆不在后面和侧面也都加上摄像头呢？因为要同时处理来自四面八方的图像信号，大约需要4-8颗8核以上的高性能处理器，即便成本不是问题，耗电也是问题啊！

通过以上的介绍，希望可以让大家了解到目前各种无人机避障技术的优势和限制，大家可以根据自己的需要来选择更为合适的无人机，目前来看还没有百分之百尽善尽美的避障技术，但是已经是一个非常不错的开端，而大疆作为无人机领域的领军者，也让我们看到中国企业在科技创新上的突破。

另外，很多网友都说这种无人机只是高级的玩具，对于这个观点，我有一点不同的意见，是否是玩具取决于是否有实际的应用价值，现在许多影视作品都是采用的无人机拍摄，而这些拍摄的画面视角很多是过去很难实现的。所以这就是它的价值所在，并不是只有军用无人机才可以叫无人机啊。有没有用并不在于它的体积大小不是？这样东西的技术突破是值得我们报以更多的尊重的，而不是简单的一句呵呵不过只是玩具而已来评价它的存在。当然啦，如果你就是有钱任性，像有些豪也管跑车叫玩具啊，但是你不能否认跑车也是交通工具不是？

好啦，本期《真的不知道》就到这里，感兴趣的网友可以扫描屏幕上方的二维码了解网易数码更多精彩内容。