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無人機線路板：究竟是什么黑科技讓大疆無人機不會撞墻

文章來源：責任編輯作者：王燦查看手機網址

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人氣：5878發布日期：2016-03-28 03:05【大中小】

無人機線路板：線路板廠在CES迎來Yuneec的黑級雙目自動避障技術之后，這回我們在大疆Phantom 4的發布會里，再次迎來第二顆黑級沖擊：基于雙目避障的視覺追蹤技術。然而，為什么大疆的Phantom 4和Yuneec的Typhoon H，可以像有生命的一樣自動回避障礙物？

原因是：它們都有一雙眼睛。

無人機線路板

什么是“雙目”？

視覺是一種基于2D的感知，我們在2D畫面下只能知道長度和闊度，但是不能感知深度和距離，但生物能判別深度和距離，是因為我們不單只有一只眼睛，而是有“一雙”眼睛。我們可以透過眼睛的左右距離，與觀察的對像產生視差(Parallax)，藉此獲得深度和距離的信息。

大家不妨試試：把手指放在眼前，分別采用單眼及雙眼方式盯著，然后把手指往前／后移動。如果你單著眼看，你只能透過手指的大小和焦距來判定它的大約位置；但當你使用雙眼盯著，才能準確地估算你的手指離你多遠。從此可見，對于人類來說，“一雙眼睛”是我們由2D世界進化至3D世界的關鍵，我們會稱這種效果為“立體視覺”以及“雙目視覺”。

無人機線路板

同樣地，對于科技界別來說也是一樣：在天文學或測量學上的三角測量術（上圖），其方法很類似生物使用雙目測距。同樣地，下圖是大疆無人機的設計，在起降架的上方各有一只眼睛，無人機就能透過這一雙眼睛，利用三角測量法來判定對像的遠近。

無人機線路板

何以要用雙目？

無人機發展多年，早就能透過GPS判定無人機在平面上的位置(2D)，藉此進行定點懸停。但是，如何讓無人機感知距離，回避障礙，一直都是個很大的難題。

我們最早的測距方式其實有點像車雷達，透過類似蝙蝠的“聽覺”，向測距對像射出電波，感知反射后判定物件的方向和位置。法國無人機公司Parrot旗下的AR.Drone 無人機，最早就透過超聲波方式往下方測距，讓無人機能固定在同一高度上飛行；而零度無人機的探索者第二代則采用特殊紅外線方式360度測距（下圖），藉此回避障礙物。然而，雷達式測距的最大限制是：它需要先發射電波，然后偵察電波反射；在續航力和電波發射功率的限制下，很難進行長距離的測距：例如Parrot Bebop Drone的超聲波定高，最高距離只有8米，而零度探索者2的最大回避半徑，則只有6米。

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但透過雙目感應器，只要在光線良好的環境下，它的自動避障距離比雷達式避障要遠得多：大疆的雙目感應器可以判斷最遠約15米的障礙，比Parrot Bebop Drone遠了接近一倍。

智能的眼睛

由于雙目感應器有更廣闊的距離判定能力，讓它能提供更智能的飛行方式。

大疆Phantom 4或是Yuneec Typhoon H這種采用雙目感應器的無人機，能在飛行時同時取得長、闊、深的數據，瞬間進行基本的3D建模，從而讓無人機回避的同時，即時重新規劃最優的飛行路線，繞過障礙（下圖）；而不是像超聲波避障一樣只能直接停下來。除此之外，由于無人機的整個飛行路線都能基于視覺來調整——用人話來說，就是你可以直接用畫面來控制你的飛行路線，故此，我們現在可以直接以最最最直觀的圖像方式來控無人機：大疆的Phantom 4里的“視覺追蹤”和“指點飛行”，就是透過雙目感應器來增強可靠性。雖然說目前有部份無人機也實現了視覺操控和追蹤的能力，但操控的準確度與敏捷度，并不能與擁有雙目感應器的無人機相比。

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誠然，雙目避障雖然是黑級科技，但算不上是什么新玩意，大疆其實只是沿用了他們原有的Guidance技術。大家一直不能在消費級無人機上使用雙目避障，其主因是雙目避障也是把雙刃劍，它有其優勢，但同時亦有其限制。

雙目的限制

雙目避障的最大問題是：它需要進行大量的圖像分析，而圖像分析往往需要大量的計算機資源來運算，所以它對于無人機的大腦－“飛行控制器”的運算速度有不低的要求，這也是高通和英特爾這兩家處理器巨頭，為甚么能藉著強大的運算能力而跨界插足無人機范疇。而且，亦由于雙目避障需要大量的運算，導致增加了耗電量，這也是大疆本來就掌握了是360度雙目避障技術，但最后Phantom 4卻只采用前向避障的最大原因。

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