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无人机的识别技术
发布时间:2024-12-22
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现在在空中机器人的自主飞行控制能力、与地面物体的互动能力以及为之配套的目标精确识别技术、新型导航定位技术经过反复验证,日渐成熟,可以转向演示、推广和应用阶段了。为了持续推动无人机技术的发展,不断提升空中机器人的智能化水平,进一步增强无人驾驶航空器的综合性能,拓展它们的应用领域、扩大其适用范围,国际无人载具系统协会根据当今已取得的实验成果和未来技术的发展趋势,向各大学的相关科研人员提出了下一阶段的比赛要求。

以第六届国际空中机器人大赛为分水岭,此后的擂台竞技将跨入更高的层次,任务课题将指向全新的目标。国际无人载具系统协会把第六代任务之后的大赛主题定位于:机机互动,即未来的高端无人机必须具备与地面(水面)的移动物体,甚至空中飞行的航空器进行互动的能力,而这是早在1990年AUVSI公布的大赛发展路线图中就已经确定下来的。

在前六项任务课题中,无人机需与地面的静止物体进行各种形式的互动(如搬运线轴状圆盘、给标的物拍照、抓取U盘或样本等),但并未要求它们追踪和接触随机移动的东西。按照国际无人载具系统协会设定的大赛目标,在第七代任务中,参与竞技的空中机器人必须第七代任务:“机、机互动”能够与包括地面机器人、障碍机器人在内的多个移动装置实现深度互动,且各大学代表队的无人机之间还将开展某种形式的擂台对抗。比赛场地设在一个空旷的、缺少参照物的体育馆内(模拟海面、沙漠和空中的情况)。

按照规定,与各种地面移动物体(如轮式机器人、两足机器人、盘式机器人、障碍机器人等)进行互动时,无人机将不得借助外部的GPS设备进行导航、定位。受赛场建筑物的遮挡及其他建筑物反射所形成的多路径干扰的影响,位于馆内的空中机器人难以连续接收和解算出符合要求的精确卫星导航信息。多路径干扰是GPS在城市和室内的主要干扰源,会给定位系统造成严重的误差,目前只有采用小型化的“波束形成”天线才有可能去除多路径和其他干扰,提取出清晰的信号。

这种天线每秒钟能够搜索数百万波束,从一堆杂乱无章的无线电信号中把有效的GPS信息区分出来。但这种天线较大、较重,还难以配置在微小型无人机上。

宽阔的室内场地使空中机器人难以采用现有的导航定位技术由于比赛现场缺少地标及相关的固定式辨识物(如门、窗、墙壁、桌椅、柜子、支架、栅栏等),无人机采用新型的地图导航系统(需要事先输入地图信息和即时捕捉地标)、“墙壁跟随”算法、“同步定位与地图构建”算法等技术,实施高精度的领航、飞行控制和任务规划也遇到了困难。在宽阔的、毫无特征可言的空中和场地上飞行,如果不使用技术成熟的导航系统,无人机靠什么防止迷航,靠什么实施精细定位、精确运动、精准跟踪?显然,若想完成第七代任务,需重新考虑自主导航和搜索目标的设计思路,采取创新性的具备感知、跟踪、规避能力的技术手段。专家们认为,未来的无人机应能像智慧生命那样敏锐地观察外界环境,迅速对各种移动的和固定的目标实施分析判断,不断对自身的位置、状态进行确认,根据双方以及周边环境的实际情况立即做出正确的行动决策(如跟随还是规避),及时制定任务规划(如飞行参数、飞行路径的选择等),自主完成起降、导航、定位、飞行、设备操控和与活动目标进行互动的任务(如随行、跟拍、驱赶、接触、抓取等)。