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解密多旋翼发展进程_全权.pdf

发布时间：2022-04-19 发布人：admin 分类：互联网 资料大小：1.99M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    ▲ 专题研究 MonogrAPhic Topics 解密多旋翼发展进程 随着大疆等厂商引发的无人机热潮，多旋翼这个几近沉寂的飞行技术被再 度引爆，受到越来越多相关行业的关注。多旋翼为何会在等待数十年之后 才迅速蹿红？多旋翼在未来会促进行业向何种方向变革？对于接连发生的 无人机安全事件，该如何避免类似状况再次发生？这些问题的确值得我们 仔细研究。 □文 / 全权 常见飞行器通常被分为固定翼、直升 在 2010 年之前，固定翼和直升机 机和多旋翼（四旋翼最为主流）。 飞行器相关创意、技术、产品、应用和投资 等新闻层出不穷。目前，多旋翼已经成为微 小型无人机或航模的主流。比如在 2015 年刚 无论在航拍还是航模运动领域，基本上占有 闭幕的中国国际模型博览会和农业展览会上， 绝对主流的地位。然而，在之后的几年中， 我们随处可见多旋翼的身影。随着大疆产品 因优良的操控性能，多旋翼迅速成为航拍和 的走热、各种相关技术的不断进步、开源飞 航模运动领域的新星，但这仍然需要专业人 控社区的推动、专业人才的不断加入，以及 员调试或装配飞机。2012 年底，中国大疆公 资本的投入等等因素，多旋翼技术得到迅猛 司推出四旋翼一体机——小精灵 Phantom。 地发展。 因该产品极大地降低了航拍的难度和成本， 对于目前多旋翼产品，一般分半自主控 获得了广大的消费群体，成为迄今为止最热 制方式和全自主控制方式。半自主控制方式 销的产品。之后短短两年间，围绕着多旋翼 是指自动驾驶仪的控制算法能够保持多旋翼 表 1 无人机与航模的区别 操控方式 用途 组成 无人机 航模 可自主驾驶 需遥控操纵 军事用途 / 民用特种用途 接近于玩具 复杂 简单 飞行器的姿态稳定（或定点）等，但飞行器 还是需要通过人员遥控操纵。在这种控制方 式下，多旋翼属于航模。全自主控制方式是 指自动驾驶仪的控制算法能够完成多旋翼飞 行器航路点到航路点的位置控制以及自动起 降等。在这种控制方式下，多旋翼属于无人机， 而地面人员此时进行任务级的规划。作为无 人机，多旋翼飞行器可以在无人驾驶的条件 下完成复杂空中飞行任务和搭载各种负载任 务，可以被看作是“空中机器人”。 缘何青睐多旋翼 我们以目前电动的固定翼、直升机和多 72 机器人产业 | ROBOT INDUSTRY
    旋翼为例比较它们的用户体验： 在操控性方面，多旋翼的操控是最简单的。 它不需要跑道便可以垂直起降，起飞后可在 解密多旋翼发展进程 表 2 三种飞行器用户体验对照表 用户体验 固定翼 直升机 多旋翼 空中悬停。它的操控原理简单，操控器四个 刚性体验 遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和 偏航方向的运动。在自动驾驶仪方面，多旋 可根据任务进行取舍 操控性 * 可靠性 *** 勤务性 ** 续航性 *** 承载性 *** * * * ** ** *** *** *** * * 翼自驾仪控制方法简单，控制器参数调节也 设备的不断小型化，多旋翼的优势将进一步 很简单。相对而言，学习固定翼和直升机的 凸显。因此，在大众市场，“刚性”体验最 飞行不是简单的事情。固定翼飞行场地要求 终让人们选择了多旋翼。 开阔，而直升机飞行过程中会产生通道间耦 然而，多旋翼也有自身的发展瓶颈。它的 合，自驾仪控制器设计困难，控制器调节也 运动和简单结构都依赖于螺旋桨及时的速度 很困难。 改变，以调整力和力矩，该方式不宜推广到 在可靠性方面，多旋翼也是表现最出色的。 更大尺寸的多旋翼。第一，桨叶尺寸越大， 若仅考虑机械的可靠性，多旋翼没有活动部 越难迅速改变其速度。正是因为如此，直升 件，它的可靠性基本上取决于无刷电机的可 机主要是靠改变桨距而不是速度来改变升力。 靠性，因此可靠性较高。相比较而言，固定 第二，在大载重下，桨的刚性需要进一步提高。 翼和直升机有活动的机械连接部件，飞行过 螺旋桨的上下振动会导致刚性大的桨很容易 程中会产生磨损，导致可靠性下降。而且多 折断，这与我们平时来回折铁丝便可将铁丝 旋翼能够悬停，飞行范围受控，相对固定翼 折断同理。因此，桨叶的柔性是很重要的， 更安全。 它可以减少桨叶来回旋转对桨叶根部的影响。 在勤务性方面，多旋翼的勤务性是最高的。 正因为如此，为了减少桨叶的疲劳，直升机 因其结构简单，若电机、电子调速器、电池、 采用了一个容许桨叶在旋转过程中上下运动 桨和机架损坏，很容易替换。而固定翼和直 的铰链。如果要提供大载重，多旋翼也需要 升机零件比较多，安装也需要技巧，相对比 增加活动部件或加入涵道和整流片。这相当 较麻烦。 于一个多旋翼含有多个直升机结构。这样多 在续航性能方面，多旋翼的表现明显弱于 旋翼的可靠性和维护性就会急剧下降，优势 其他两款，其能量转换效率低下。 也就不那么明显了。当然，另一种增加多旋 在承载性能方面，多旋翼也是三者中最差 翼载重能力的可行方案便是增加桨叶数量， 的。 增至 18 个或 32 个桨。但该方式会极大地降 对于这三种机型，操控性与飞机结构和飞 低可靠性、维护性和续航性。种种原因使人 行原理相关，是很难改变的。在可靠性和勤 们最终选择了微小型多旋翼。 务性方面，多旋翼始终具备优势。随着电池 能量密度的不断提升、材料的轻型化和机载 多旋翼爆红的成因 沉寂期：1990 年以前 [1] 全权 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 博士 副教授 早 在 1907 年， 法 国 C.Richet 教 授 指 导 [1] 年 代 的 划 分 部 分 参 考 《 电 子 新 蓝 海： 小 型 无人机行业的爆发》， 广发证券，2015 年。 Robot Industry | 2015 年第 2 期 73
    ▲ 专题研究 MonogrAPhic Topics 图 1 早期的多旋翼 (a) (b) (c) (d) (e) Breguet 兄弟进行了他们的旋翼式直升机的飞 M.K.Adman 设 计 的 第 一 架 真 正 的 四 旋 翼 行试验，如图 1a，这是有记录以来最早的构型。 飞 行 器 Convertawings Model“A”（ 如 图 第一架成功飞行的垂直起降型四旋翼飞行器 1d）试飞取得巨大成功，这架飞机重达 1 吨， 出现在 20 世纪 20 年代，但那时几乎没有人 依靠两个 90 马力的发动机实现悬停和机动， 会 用 到 它。1920 年，E.Oemichen 设 计 了 第 对飞机的控制不再需要垂直于主旋翼的螺旋 一个四旋翼飞行器的原型，但是第一次尝试 桨，而是通过改变主旋翼的推力来实现。然而， 空运时失败了。 由于操作这架飞机的工作量繁重，且飞机在 之后在 1921 年 B.G.De 在美国俄亥俄州 速度、载重量、飞行范围、续航性等方面无 西南部城市代顿的美国空军部建造了另一架 法与传统的飞行器竞争，因此人们对此失去 如图 1c 的大型四旋翼直升机，这架四旋翼飞 了进一步研究的兴趣，该研究被迫停止。 机除飞行员外可承载 3 人，原本期望的飞行 在 20 世纪 50 年代，美国陆军继续测试 高度是 100 米，但是最终只飞到 5 米的高度。 各种垂直起降方案。Curtiss-Wright 是被邀 E.Oemichen 的飞机在经过重新设计之后（如 请参与研制了 VZ-7 和杠杆燃气涡轮机的几 图 1b 所示），于 1924 年实现了起飞并创造 家公司之一，杠杆燃气涡轮机的出现提高了 了当时直升机领域的世界纪录，该直升机首 VZ-7 的 功 率 与 重 量 比。 因 此，VZ-7 被 称 次实现了 14 分钟的飞行时间。E.Oemichen 作“Flying Jeep”，如图 1(e) 所示，其有效 和 B.G.De 设计的四旋翼飞行器都是靠垂直 载重量为 250 千克，靠 425 马力的杠杆燃气 于主旋翼的螺旋桨来推进，因此它们都不是 涡轮发动机驱动。VZ-7 的测试在 1959 年至 真正的四旋翼飞行器。 1960 年期间得到实现。虽然它相对稳定，但 早期四旋翼飞行器的设计受困于极差的 是它未能达到军方对高度和速度的要求，该 发 动 机 性 能， 飞 行 高 度 仅 仅 能 达 到 几 米， 计划并没有得到更进一步的推行。在 1990 年 因 此 在 接 下 来 的 30 年 里， 四 旋 翼 飞 行 器 以前，惯性导航体积重量过大，动力系统载 的设计没有取得多少进步。直到 1956 年， 荷也不够，因此当时多旋翼设计得很大。正 74 机器人产业 | ROBOT INDUSTRY
    解密多旋翼发展进程 图 2 早期的四旋翼产品 (a)md4-200 如前面分析的，大尺寸的多旋翼并没有那么 大优势，与多旋翼相比，固定翼和直升机更 适合发展大尺寸。在此之后的 30 年中，四旋 翼飞行器的研发没有取得太大的进展，几近 沉寂。 复苏期：1990 年至 2005 年 20 世 纪 90 年 代 之 后， 随 着 微 机 电 系 统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System） 研 究 的 成 熟， 重 量 只 有 几 克 的 MEMS 惯性导航系统被开发运用，使制作多 旋翼飞行器的自动控制器成为现实。此外， 由于四旋翼飞行器的概念与军事试验渐行渐 远，它开始以独特的方式通过遥控玩具市场 进入消费领域。 虽然 MEMS 惯性导航系统已被广泛应用， 但是 MEMS 传感器数据噪音很大，不能直接 (b)Dragonflyer 读取并使用，于是人们又花费大量的时间研 2007 年， 配 备 Mikrokopter 的 四 旋 翼 像 究去除噪声的各种数学算法。这些算法以及 “空中的钉子”一般停留在空中。很快他们 自动控制器本身通常需要运算速度较快的单 又 进 一 步 增 加 了 组 件， 甚 至 使 它 半 自 主 飞 片机，可当时的单片机运算速度有限，不足 行。美国 Spectrolutions 公司在 2004 年推出 以满足需求。接着科研人员又花费若干年理 Draganflyer IV 四旋翼（如图 2b），并随后 解多旋翼飞行器的非线性系统结构，并为其 在 2006 年推出了搭载 SAVS（稳定航拍视频 建模、设计控制算法、实现控制方案。因此， 系统）的版本。 直到 2005 年左右，真正稳定的多旋翼无人机 在学术方面，2005 年之后四旋翼飞行器 自动控制器才被制作出来。 继续快速发展，更多的学术研究人员开始研 起步期：2005 年至 2010 年 究多旋翼，并搭建自己的四旋翼。之前一直 在 生 产 制 造 方 面， 德 国 Microdrones 被各种技术瓶颈限制住的多旋翼飞行器系统 GmbH 于 2005 年成立，2006 年推出的 md4- 瞬间被炒得火热，大家惊喜地发现居然有这 200 四旋翼（如图 2a）系统开创了电动四旋 样一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构 翼 在 专 业 领 域 应 用 的 先 河，2010 年 推 出 的 简单的飞行器的存在。一时间研究者蜂拥而 md4-1000 四旋翼无人机系统，在全球专业 至，纷纷开始多旋翼飞行器的研发和使用。 无人机市场取得成功。另外，德国人 H.Buss 而国内的爱好者也纷纷研究，并开设论坛。 和 I.Busker 在 2006 年主导了一个四轴开源 虽然多旋翼的算法易懂，但组装一架多旋翼 项目，从飞控到电调等全部开源，推出了四 却不是一件容易的事情。在早期研究阶段， 轴飞行器最具参考的自驾仪 Mikrokopter。 科研人员把很多时间都花在了飞行器的组装 Robot Industry | 2015 年第 2 期 75
    ▲ 专题研究 MonogrAPhic Topics 图 3 四旋翼一体机产品 (a)AR.Drone 1.0 调试环节。然而，有能力开发工艺的人往往 缺乏对飞控的深入了解，一般只是复现国外 的技术，谈不上进一步对系统进行改进。当 时既掌握飞控技术又精通多旋翼工艺的经常 是 那 些 原 来 从 事 固 定 翼 或 直 升 机 飞 控 的 公 司。德国 Microdrones 虽然较早地推出产品， 但是工业级的四旋翼的价格对于普通消费者 来说简直是遥不可及。除此之外，消费级的 Draganflyer 四旋翼之所以没有推广是因为其 操控性及娱乐性不强（智能手机或平版电脑 还尚未普及）、二次开发能力弱以及销售渠 道窄（当时电商网络处于初步发展阶段）。 复兴期：2010 年至 2013 年 经 过 6 年 努 力（2004 年 至 2010 年）， 法 国 Parrot 公 司 于 2010 年 推 出 消 费 级 的 (b)Phantom AR.Drone 四旋翼玩具，从而开启了多旋翼 WiFi 等通信芯片被用于控制和传输图像信息， 消费的新时代。AR.Drone 四旋翼在玩具市 通信传输速度和质量已经可以充分满足几百 场非常成功，它的技术和理念也十分领先。 米的传输需求。同时，电池能量密度不断增加， 第一，它采用光流技术，能够测量飞行器速 使无人机在保持较轻的重量下，续航时间达 度，使得 AR.Drone 四旋翼 ( 图 3a) 能够在室 到 15-30 分钟，基本满足日常的应用需求。 内悬停。第二，可以做到一键起飞，操控性 近年来移动终端同样促进了锂电池、高像素 得到极大提升。第三，它采用手机、平板电 摄像头性能的急剧提升和成本下降。这些都 脑或笔记本电脑控制，视频能够直接回传至 促进了多旋翼更进一步发展。 [2] T E D ( 指 t e c h n o l o g y , entertainment, design 在英语中的缩写，即技术、 电脑，娱乐感较强。第四，整个飞行器为一 与此同时，学术界也开始高度关注多旋 体机，并带有防护装置，比较安全。第五， 翼 技 术。2012 年 2 月， 宾 夕 法 尼 亚 大 学 的 AR.Drone 开放了 API 接口，供科研人员开 V.Kumar 教授在 TED 大会 [2] 上做出了四 娱乐、设计）是美国的一 发应用。AR.Drone 的成功也引发了一些自驾 旋翼飞行器发展历史上里程碑式的演讲 , 展 家私有非营利机构 仪研发公司的思考。两年后，大疆推出的小 示了四旋翼的灵活性以及编队协作能力。这 精灵 Phantom 一体机 ( 图 3b) 正是借鉴了其 一场充满数学公式的演讲大受欢迎，它让世 设计理念。伴随着苹果在 iPhone 上大量应用 人看到了多旋翼的内在潜能。2012 年，美国 加速计、陀螺仪、地磁传感器等，MEMS 惯 工程师协会的机器人和自动化杂志（Robotics 性传感器从 2011 年开始大规模兴起，6 轴、 & Automation Magazine,IEEE） 出 版 空 中 9 轴的惯性传感器也逐渐取代了单个传感器， 机器人和四旋翼（Aerial Robotics and the 成本和功耗进一步降低，成本仅为几美元。 Quadrotor）专刊，总结了阶段性成果，展示 另外 GPS 芯片仅重 0.3 克，价格不到 5 美元。 了当时最先进的技术。在这期间，之前不具 76 机器人产业 | ROBOT INDUSTRY
    解密多旋翼发展进程 表 3 多旋翼主要开源项目一览表 开源项目（Open-Source Projects） 网址（Web site URL） Arducopter Openpilot Paparazzi Pixhawk Mikrokopter KKmulticopter Multiwii Aeroquad Crazyflie CrazePony 圆点博士 Autoquad MegaPirate Erlerobot MegaPirateNG Taulabs ARDrone API( 开放 SDK) 3DR DRONEKIT( 开放 SDK) DJI DEVELOPER( 开放 SDK) EHANG GHOST SDK( 开放 SDK) http://ardupilot.com http://www.openpilot.org/ http://paparazziuav.org https://pixhawk.ethz.ch/ http://www.mikrokopter.de http://www.kkmulticopter.kr/ http://www.multiwii.com/ http://www.aeroquadstore.com/ https://www.bitcraze.io/category/crazyflie/ http://www.crazepony.com/ http://www.etootle.com/ http://autoquad.org/ http://megapiratex.com/index.php http://erlerobotics.com/ http://code.google.com/p/megapirateng http://forum.taulabs.org/ https://projects.ardrone.org/embedded/ardrone-api/index.html http://www.dronekit.io/ http://dev.dji.com/cn http://dev.ehang.com/ 备多旋翼控制功能的开源自驾仪增加了多旋翼 此时，学术界对于多旋翼的研究更偏向智 这一功能，同时也有新的开源自驾仪不断加入， 能化、群体化。2013 年，苏黎世联邦理工学院 这极大地降低了初学者的门槛，为多旋翼产业 的 R.D'Andrea 教授在 TEDGlobal 的机器人 发展装上了翅膀。 爆发期：2013 年至今 实验室展示了四旋翼的惊人运动机能。纵观学 术界的发展，以“四旋翼 (quadrotor)”和“多 2012 年初，大疆推出小精灵 Phantom 旋翼（multirotor）”为关键词的文献在近年 一体机。Phantom 与 AR.Drone 一样控制简便， 成井喷趋势。这些研究往往具备前瞻性，将推 初学者很快便可上手。同时，价格也能被普通 动多旋翼产业未来的发展。 消费者接受。相比 AR.Drone 四旋翼飞行器， Phantom 具备一定的抗风性能、定位功能和载 新技术促产业快速变革 重能力，还可搭载小型相机。当时利用 Gopro 多旋翼的性能会因其他技术的进步而进 运动相机拍摄极限运动已经成为欧美年轻人竞 相追逐的时尚潮流，因此 Phantom 一体机一 经推出便迅速走红。 连 线 杂 志 主 编 C.Anderson 于 2012 年 年底担任 3D Robotics 公司 CEO，该公司于 2013 年 8 月推出 Iris 遥控四旋翼飞行器，于 2014 推出 X8+ 四旋翼飞行器，并很快于 2015 年推出 Solo 四旋翼飞行器。 Robot Industry | 2015 年第 2 期 77
    ▲ 专题研究 MonogrAPhic Topics 步，其相对固定翼和直升机的优势也会进一 成为未来电池世界的三大奇兵。这些新的电 步凸显。 动力技术 池技术有着十分迫切的需求，首先会被应用 到手机和电动汽车，随后可配备多旋翼。 ① 新 型 电 池。2015 年， 来 自 加 拿 大 蒙 ② 混 合 动 力。2015 年， 美 国 初 创 公 司 特利尔的 EnergyOr 技术有限公司采用燃料 Top Flight Technologies 开发出混合动力 电池的四旋翼进行了 2 小时 12 分钟续航飞 六旋翼无人机。它仅需要 1 加仑（约合 3.78 行。2015 年 4 月 6 日， 科 学 权 威 期 刊《 自 升）汽油便可以飞行两个半小时（可飞行约 然》网络版刊登了一篇报道，一种铝电池仅 160 公里），最高负重达 20 磅（约合 9 公斤）。 需 60 秒便能让手机电力“满血复活”。此外， ③ 地 面 供 电。 它 采 用 地 面 供 电， 通 过 石墨烯、铝空气、纳米点这三项电池技术将 电 缆 将 电 能 源 源 不 断 输 送 给 多 旋 翼， 例 如 表 4 近期发布的多旋翼飞行器产品一览表 公司 发布时间 国家 美国 特点 航时 12 小时（未证实） 加拿大 基于 Ubuntu 的可编程无人机 全球首款量产的四轴可变桨距飞行器 智能终端控制、无 GPS 保持悬停 可折叠、无需智能手机进行控制，可跟随使 用者全天候待命拍摄 体积小而轻，配备了一个“车轮”，可以实 现在地上跑、爬墙等工作 一键 3D 扫描建模，自动跟踪、自动轨迹飞 行拍摄 世界上第一款可穿戴无人机（概念阶段） 纯手机控制，自动跟随 世界上首款基于安卓系统的无人机 变形收起起落架 Bebop 是基于 AR.Drone 全面升级的版本 将多旋翼与固定翼飞行器的各种优势进行有 机组合 利用普通摄像头，实现自主导航和冲突避免 能力（尚在原型阶段） 高强度的碳纤维机身、防水功能，本身还支 持折叠 混合动力 防水设计，可以停留在水面上 集最先进的技术于一身，提高航拍体验 集成了高清图传、视觉定位、4K 摄像机等先 进技术 智能规划航线、智能喷洒系统、智能电池管 理等 可编程式无人机，体积小、重量轻，可在手 掌上起飞降落 水平飞行拍摄时机身不会倾斜 可手抛起飞、自动跟随、防水 飞机型号 Allerion 25-T Spiri Stingray500 AR.Drone 2.0 AirDog UAV Solutions Patrick Edwards- Daugherty Curtis Young Blood Parrot Helico Aerospace Industies 2013.8 2013.8 2013.12 美国 2013.12 法国 2014.6 拉脱维亚 Rolling Spider Parrot 2014.7 法国 IRIS+ nixie GHOST 1.0 Mind4 inspire 1 Bebop 3D Robotics 2014.9 美国 Fly nexie EHANG AirMind DJI Parrot 2014.11 美国 2014.11 中国 2014.11 中国 2014.11 中国 2014.12 法国 Vertex VTOL ComQuestVentures 2015.1 波多黎各 Skydio Skydio Steadidrone Flare Steadidrone Airborg H61500 Splash Drone SOLO Top Flight Technologies Urban Drones 3D Robotics Phantom 3 DJI 2015.1 2015.1 2015.3 2015.3 2015.4 2015.4 美国 捷克 美国 美国 美国 中国 XPlanet XAIRCRAFT 2015.4 中国 Phenox2 CyPhy LVL1 Lily Ryo Konomura、 Kensho Miyoshi CyPhy Works Lily 2015.4 2015.4 2015.5 日本 美国 美国 78 机器人产业 | ROBOT INDUSTRY
    解密多旋翼发展进程 Skysapience 公司的 Hoverlite。 速且准确地获取自身速度能有效地提高多旋 ④无线充电。来自德国柏林的初创公司 翼控制的稳定性（提高阻尼），从而达到更 SkySense 在 无 人 机 户 外 充 电 方 面 提 供 了 一 好的悬停和操控效果，因此测速工作起到了 种解决方案，他们研发出一块可以为无人机 十分重要的作用。比较精确的测速方案是通 进 行 无 线 充 电 的 平 板。SkySense 的 最 大 特 过“视觉（光流）+ 超声波 + 惯导”的融合。 点是可以进行远程控制，无人机的“降落— Ar.Drone 是最早采用该项技术的多旋翼飞 充电—起飞”全过程可以独立实现，不需要 行器，它极大地提升了飞行器的可操控性。 人为进行现场干预和辅助。如果能够缩短充 PX4 自驾仪开源项目提供了开源的光流传感 电时间，那么无线充电技术将会极大地帮助 器 PX4Flow。 该 传 感 器 可 以 帮 助 多 旋 翼 在 多旋翼进行长途飞行。 无 GPS 情况下实现精确悬停。 导航技术 为了使多旋翼完成更好的飞行，避障技 定位是导航中的关键技术，目前该领域 术无疑能够为其提供更加稳定的导航性能。 发展迅速。 ①深度相机避障技术。它的原理是先对 ① GPS 载 波 相 位 定 位。 来 自 美 国 的 场 景 投 影 结 构 光， 然 后 分 析 红 外 传 感 器 接 Swift Navigation 公司基于该项技术开发的 收的反光得到深度信息。微软在 2010 年推 Piksi 是一个低耗电、高性能的具备 RTK 功 出 了 深 度 相 机 Kinect。 然 而 Kinect 体 积 还 能的厘米级的 GPS 接收器。它的小型化、高 是 较 大， 并 且 在 两 米 之 外 才 能 准 确 地 识 别 更新率和低能耗的特点使得它非常适合集成 用 户 手 势。2014 年， 芯 片 厂 商 英 特 尔 推 出 到自动驾驶飞行器和便携的测量设备里。由 RealSense 传感器，体积更小，使用距离更短。 日 本 东 京 海 洋 大 学 开 发 的 RTKLIB 开 源 项 在 2015 年 CES 美国消费电子展上，英特尔 目（http://www.rtklib.com/） 也 在 积 把 RealSense 技术也应用到了无人机上，以 极推动 RTK 技术发展。 用于感知周围环境，进而自主避障。 ②多信息源定位。英国军方 BAE 最近公 ②声呐系统避障技术。Panoptes 公司拟 布了他们研发的名为 NAVSOP（Navigation 推 出 Bumper4 避 障 系 统。 它 由 指 向 多 个 方 via Signals of Opportunity）技术。该技 向的超声波传感器组成，通过测量多个方向 术将利用包括 TV、收音机、WiFi 等信息进 的距离来判断障碍。 行定位，弥补 GPS 的不足。 ③“视觉 + 忆阻器”避障技术。美国 “Bio ③ UWB (Ultra Wideband， 超 宽 带 ) Inspired”公司期望利用视觉和忆阻器（具 无线定位。UWB 信号具有低成本、抗多径 有短期记忆效果的电阻器）使系统具备识别 干扰、穿透能力强的优势，因此适用于静止 和短期记忆功能，从而使无人机拥有避障的 或者移动物体以及人的定位跟踪，提供十分 能力。 精确的定 位精 度，静态 精度可达 10 厘 米。 ④ 双 目 视 觉 避 障 技 术。 美 国 的 Skydio 通过与惯性导航传感器融合，UWB 可以提 公 司 采 用 两 个 普 通 的 摄 像 头 充 当 无 人 机 的 供更高的精度、更强的鲁棒性。 “眼睛”并研发出识别障碍软件，从而使多 对于多旋翼无人机，在飞行过程中，快 旋翼无人机能够具备识别障碍的能力，进而 Robot Industry | 2015 年第 2 期 79
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