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消费级无人机主打避障真香?其实未必…

站长折腾 KANZHAJI 928浏览 2评论  赞 1

消费级多旋翼无人机(以下简称无人机)从诞生之初仅能实现自主导航,到如今高清图传和增稳云台加持,以及眼花缭乱的智能飞行拍摄,其实仅仅过去了8年时间而已。DJI 大疆创新在消费级无人机能够一炮而红,真正大卖的关注点还在飞行拍摄上,而一度在市场上最响亮的名头就是“会飞的相机”。没有任何航模经验的消费者能够不经任何培训,使用消费级多旋翼无人机轻松完成上帝视角的新奇体验,是最核心的消费驱动力。


DJI Phantom(1代)

而那时无人机在失控或切换到返航模式后的高度是固定值,如果在返航线路上存在障碍物,则只能撞击收场。到2015年,部分开源飞控已经开始支持多旋翼模式下的超声波避障,虽然精度差距离近还有无人机速度的限制,但总好过直愣愣撞击强。
DJI也在2015年6月初推出了一个全新的官方智能避障系统“Guidance”,配套一个全新的可开发无人机平台“经纬”系列(Matrice 100)使用,配备超声波传感器与摄像头, Guidance 可在飞行过程中可实时监测并感知障碍物,实现多方向避障。

而到了2016年,昊翔Yuneec Typhoon H就在CES上亮相, 那时候消费级无人机还没有避障机型。


昊翔 Yuneec Typhoon (初代只有超声波避障)

看过CES Typhoon H视频的人,都会被“惊艳”的避障跟踪演示所震撼。

而实际上,演示飞行的技术团队并非Yuneec自己,而是Intel最新收购的Ascending Technologies,现场安置了完整的“VICON”运动捕捉系统,通过自行车人头盔上的灰色反光球,依靠室内搭建的多组红外摄像头可以精准捕捉到灰色反光球的位置和速度,Typhoon H上也放置同样的灰色小球,因此是依靠“VICON”系统快速跟踪自行车并且准确作出避障反应,并非是Typhoon H自主避障,所以,只是博眼球的“作弊”罢了。

一直拖到两年后Typhoon H上市销售(2018年6月),依旧只有技术含量最低的超声波避障方案。而更有实用价值的Intel Realsense版本,其实在2018年底才开始销售,并且在阳光充足的场景下识别率甚低,难以有效避障。2016 CES上Yuneec Typhoon H强大“避障”炒足噱头的同时,DJI在干嘛呢? :jx
1个月后,DJI 大疆创新直接推出了基于机器视觉避障系统的DJI Phantom 4无人机,瞬间把避障系统的精度和技术含量提升了几个数量级。

DJI Phantom 4

消费级无人机第一次有了基于视觉的雷达

返航时因为无人机朝向返航点执行运动,可依赖前视觉避障主动爬升或绕过障碍物,无人机的返航生存概率直线提升。当然后来的机型大家都知道,从双目前视、双目后视、左右红外、顶部红外,一发不可收拾,恨不得把机体都塞满避障传感器。然而Phantom 4之后很多机型的避障进步,都远达不到初代前视避障更有实用价值。 :D

Autel EVO II(把塞避障摄像头做到了目前的No.1)

那么你要问了?为什么呢。。。这就得从视觉避障的原理说起,视觉避障的来源就是摄像头,它采集的图像受光线、安装角度、飞行姿态的影响最大,摄像头的角度和当时的光线决定了是否摄像头可以看到障碍物。而在夜间,视觉避障摄像头是无法运作。同理,这么小的摄像头像素也不会高到哪儿去,指望它避开树叶、电线….还是洗洗睡吧。 :jx
一般无人机触发自动返航时的流程:飞行控制器首先根据指南针执行对准返航点的操作,然后开始按预设高度爬升至返航高度,随后机身向前倾斜,执行返航动作。因为飞行控制器默认返航速度的限制,减少了机体倾斜姿态,使前视避障摄像头向下俯视角度并不多,所以返航时前视避障摄像头的角度基本够用。


而对于退飞,即使在GPS模式下也可以达到12M/S以上的速度,大角度飞行姿态易使避障摄像头进入盲区,我想让摄像头盯着后方,结果摄像头都快只能看地面了,结果是要么不避障,要么不及时,左右侧飞亦然。事故案例《Mavic 2 pro退飞撞树 在峡谷里飞丢》


除因姿态角度导致的避障无效,视觉避障还存在强逆光下意外刹车(机器视觉无法识别对比度),特定场景避障误动作的问题,不少空拍镜头就此报废。所以不少商业航拍飞手,拿到机器第一件事就是关避障,他们对自己的操控更自信,不会让避障系统帮“倒”忙。
因为摄像头姿态角度的限制,貌似除了对避障摄像头再做机械增稳,或者塞入更多更多不同位置的摄像头单元来覆盖以外~~ 貌似无解,而部署多枚避障摄像头导致无人机能耗高企、热量惊人,除非在技术上有所突破,堆避障摄像头其实已成为用处不大的鸡肋配置。


开机十分钟以后的DJI Mavic 2 Zoom

虽然有机腹一体化大面积散热片加持,机器视觉系统依旧可以轻松加温到快五十度。初代固件甚至因为机器视觉过热,在室内悬停超过十分钟后,视觉定位失效开始随机飘逸。(后期已固件修正温补BUG)

而最近在避障上有所突破的Skydio 2无人机搭载NVIDIA Jetson TX2芯片,它的自主飞行、视觉避障与最佳路径的规划能力在无机人市场中首屈一指。Skydio 2搭载了6颗都是4K画质,且镜头视野达到200度的避障摄像头,可以保证在大姿态下依旧保证良好的避障视野覆盖。大家也可以看到相对Phantom 4脚架上的避障摄像头(笔者估计只有几十万像素),而Skydio 2避障镜头尺寸大了数倍,更早的Skydio一代更是搭载了多达12枚避障摄像头。


Skydio 2 无人机

厂家甚至承诺,在遵守安全飞行准则的情况下Skydio 2意外炸机,免费修复或更换。但Skydio 2从未在国内销售,除了定价曲高寡合(代购价格过万元)、画质不高、图传差强人意以外,没有本土售后也是一大致命伤。众所周知,在消费级无人机的生命周期中,很多人的第一次事故就发生在开箱半小时内,且极高概率会维修多次。没有本土售后基本等于没售后,对消费级无人机是致命的。关于无人机的售后,大家也可以阅读笔者的旧作《炸机后怎么办?消费级无人机售后攻略~》。
Skydio 2其避障效果到底如何?国内消费者也就无从验证,只是“据说”很厉害。

最后,在激光雷达小型化、大批量廉价生产的条件尚未达成之前,全向实时视觉避障要付出的成本和收益其实相当悬殊。高能耗、误动作、夜间不工作、盲区大、还增加维修成本,因此避障在无人机功能的定位,只是锦上添花罢了。
与其继续一条道走到黑,不如戒骄戒躁不忘初心,做好“会飞的相机”本质工作。在无人机便携性、稳定性、画质、图传距离、续航时间上再接再厉。提供更多智能拍摄模式、以及易用的媒体剪辑和分享工具。
因为这些才是一个普通消费者,最初想要拥有无人机的理由。
一台小巧便携、飞行稳定、画质够用的高性价比无人机,消费者会理智的用钱包投票。 :by

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网友最新评论 (2)

  1. 头像
    Guidance是视觉避障
    波波7个月前 (03-19) [未知网友]回复
    • KANZHAJI
      多谢指正,已修改
      KANZHAJI7个月前 (03-19) [重庆市 联通网友]回复