(原標(biāo)題:大疆無人機(jī)幾大秘密技術(shù),牛皮果然不是吹的)
“未來,我們還要做得更加精細(xì),更加精準(zhǔn),就是要把99%變成99.9%,這就是工匠精神。”——大疆創(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。
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(fù)雜條件下的精準(zhǔn)懸停技術(shù)。”
“懸停”是多旋翼無人機(jī)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(jī)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(biāo)的懸停速度,當(dāng)飛行器位于懸停位置時,目標(biāo)懸停速度為0;當(dāng)飛行器偏離懸停位置時,目標(biāo)懸停速度不為0,方向趨于懸停位置。
大疆的組合導(dǎo)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(zhǔn)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(jī)器學(xué)習(xí),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(fù)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(jī)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。
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(dāng)時僅僅是設(shè)定GPS點之后,環(huán)繞該點進(jìn)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。”
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(jìn)行障礙感知。
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(jī);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(dāng)工作中的慣性測量元件或者地磁指南針受到嚴(yán)重干擾的時候,系統(tǒng)會自動進(jìn)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(dǎo)航系統(tǒng)升級成為了智能導(dǎo)航系統(tǒng)。智能導(dǎo)航技術(shù)極大拓展了飛行器可以活動的空間,當(dāng)有GPS的時候,系統(tǒng)可以通過GPS為主進(jìn)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(jìn)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。”
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_(dá)2公里以上,在開闊無干擾的情況下甚至可達(dá)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(jī)圖傳中最先進(jìn)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(yuǎn),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(jī),它所搭載的相機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的主要標(biāo)準(zhǔn),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。”
你也許是工程師甲,每天默默畫電路板、寫代碼;
你也許是高校老師乙,每天站在三尺講臺,傳授知識;
你也許是項目經(jīng)理丙,每天為得到客戶認(rèn)可而趕工、奔忙;
不管你身處何地是何種身份,只要你是電子領(lǐng)域的從業(yè)者,就一定有對這一行業(yè)的一些感受和看法。
可能你已修煉成資深行業(yè)觀察家,如何小慶老師那樣真知灼見;
可能你善于分析行業(yè)趨勢,如飛翔的鴨子侃侃而談;
可能你精通某一項技術(shù),如加菲那樣精講技術(shù)而不失幽默;
可能你善于發(fā)現(xiàn)身邊的工程師故事,如駱駝般娓娓道來。
也可能你和他們都不同,有自己想發(fā)表的觀點,這樣的你都是我們在等的人,只要你準(zhǔn)備好了,“與非網(wǎng)專欄作者”就會成為你的一個標(biāo)簽。你不再是普通的路人“甲、乙、丙”,而是工程師和電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)言人。