眾所周知無(wú)人機(jī)要是像人一樣在室內(nèi)活動(dòng)自如,將開(kāi)啟一個(gè)比現(xiàn)有規(guī)模還要大的室內(nèi)市場(chǎng),對(duì)于室外環(huán)境,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global navigation satellite system, gnss)諸如美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(global positioning system, gps)、我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(beidou navigation satellite system, bds)能夠?yàn)橛脩?hù)提供較高精度的定位服務(wù),基本滿(mǎn)足了用戶(hù)在室外場(chǎng)景中對(duì)基于位置服務(wù)的需求。然而,個(gè)人用戶(hù)、服務(wù)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、掃地機(jī)器人等有大量的定位需求發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景。而室內(nèi)場(chǎng)景受到建筑物的遮擋,gnss信號(hào)快速衰減,甚至完全拒止,無(wú)法滿(mǎn)足室內(nèi)場(chǎng)景中導(dǎo)航定位的需要。因此,室內(nèi)定位技術(shù)成為工業(yè)界與學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。這里我們就介紹一下無(wú)人機(jī)室內(nèi)定位的領(lǐng)導(dǎo)者-無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室光學(xué)定位技術(shù)。

1、無(wú)人機(jī)室內(nèi)光學(xué)定位系統(tǒng)介紹 無(wú)人機(jī)室內(nèi)光學(xué)定位系統(tǒng)(如圖1所示)是一種用于準(zhǔn)確測(cè)量物體(剛體)在室內(nèi)三維空間運(yùn)動(dòng)信息的設(shè)備。它基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)原理,通過(guò)布置在空間中的2~8個(gè)紅外攝像機(jī),將捕捉區(qū)域內(nèi)物體上反光標(biāo)識(shí)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)信息以圖像的形式記錄下來(lái),然后使用計(jì)算機(jī)對(duì)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,實(shí)時(shí)地解算出運(yùn)動(dòng)物體的六自由度位姿,即三自由度位置(x,y,z坐標(biāo))和三自由度姿態(tài)(俯仰角,偏航角和滾轉(zhuǎn)角)。該系統(tǒng)也可以稱(chēng)為“室內(nèi)gps”。

2、產(chǎn)品功能

1)拍攝幀率:100幀/秒

2)8個(gè)相機(jī)覆蓋6m*4m*1.5m空間

3)適應(yīng)范圍:室內(nèi)

4)定位精度:毫米(mm)3、產(chǎn)品組成

1)紅外光源智能相機(jī)8個(gè)

2)網(wǎng)線(xiàn)、路由器

3)反光標(biāo)志點(diǎn)(50個(gè))

4)軟件(sdk)及說(shuō)明書(shū)

5)圖形工作站1臺(tái)

6)一維靶標(biāo)、定位靶標(biāo)各1個(gè)

7)8個(gè)3米高的三腳架(可安裝墻角)

8)軟件1套

4、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)與國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品(vicon,optitrack等)相比,無(wú)人機(jī)室內(nèi)光學(xué)定位主要有以下三大優(yōu)勢(shì):

1)超高性?xún)r(jià)比,極大降低實(shí)驗(yàn)成本

全自主研發(fā),不依賴(lài)于國(guó)外技術(shù),節(jié)省了高昂的國(guó)外技術(shù)進(jìn)口費(fèi)用,在滿(mǎn)足客戶(hù)需求的前提下,產(chǎn)品具有超高性?xún)r(jià)比,能夠最大程度地降低用戶(hù)實(shí)驗(yàn)成本。

2)全方位一體化,系統(tǒng)性全面解決方案

該平臺(tái)從視覺(jué)定位系統(tǒng)、多旋翼通信到地面控制站及相關(guān)配套軟件,如,控制四旋翼無(wú)人機(jī)飛行的基于matlab的地面站軟件界面(如圖4所示),為高校學(xué)生及科研工作者等廣大用戶(hù)提供了一整套控制類(lèi)教學(xué)服務(wù)升級(jí)解決方案,用戶(hù)無(wú)需二次開(kāi)發(fā),即可進(jìn)行多旋翼的控制實(shí)驗(yàn)。

3)國(guó)內(nèi)一流水準(zhǔn),管家式貼心服務(wù)

據(jù)悉無(wú)人機(jī)室內(nèi)光學(xué)定位技術(shù)團(tuán)隊(duì)卓翼智能(北航團(tuán)隊(duì))立足于國(guó)內(nèi)并獲得多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利,彌補(bǔ)了我國(guó)這個(gè)領(lǐng)域的空白。該公司致力于產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造、銷(xiāo)售及售后等全方位一體化服務(wù),能夠及時(shí)獲知并明確客戶(hù)需求,在第一時(shí)間與市場(chǎng)需求建立溝通機(jī)制,為用戶(hù)提供更精準(zhǔn)的管家式服務(wù)。

5、軟件界面如圖三所示

6、應(yīng)用場(chǎng)景 開(kāi)發(fā)的svw運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng),用來(lái)實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確地解算捕捉區(qū)域內(nèi)單個(gè)或多個(gè)剛體的六自由度位置和姿態(tài),可以應(yīng)用于很多場(chǎng)景,例如:1)機(jī)器人實(shí)時(shí)定位。svw可為各類(lèi)型的小飛機(jī)和地面小車(chē)等運(yùn)動(dòng)體(如四軸和六軸旋翼機(jī),雙翼小型無(wú)人機(jī),小型固定翼飛機(jī))的控制提供六自由度姿態(tài)和位置的準(zhǔn)確測(cè)量信息,進(jìn)而為室內(nèi)開(kāi)展針對(duì)各類(lèi)型小飛機(jī)和地面小車(chē)控制算法(經(jīng)典控制算法、現(xiàn)代控制算法、協(xié)同控制算法等)的快速迭代設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和綜合驗(yàn)證提供核心設(shè)備支撐?；谠撌覂?nèi)定位平臺(tái),可以開(kāi)展較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)或輔助相關(guān)單位研發(fā)產(chǎn)品,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。如應(yīng)用于電子科技大學(xué)研究生未來(lái)飛行器創(chuàng)新實(shí)踐基地(如圖5所示)2)虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)空間定位。svw也可以為虛擬現(xiàn)實(shí)中經(jīng)常用到的頭盔、手柄等運(yùn)動(dòng)體提供準(zhǔn)確的六自由度位置和姿態(tài)信息,進(jìn)而為大空間和低延遲的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)提供核心設(shè)備支撐。在vr體驗(yàn)館內(nèi),基于該室內(nèi)定位平臺(tái),可以進(jìn)行大范圍的虛擬交互體驗(yàn),比如在大型房間中跟蹤多名玩家。