【正文】 能夠理解文本信息，而語義識(shí)別將文本再轉(zhuǎn)化為無人機(jī)需要執(zhí)行的指令，完成任務(wù)。 n 語音和語義識(shí)別算法 傳統(tǒng)無人機(jī)依靠各類遙控器控制飛行器飛行；無人機(jī)智能化后，語音操作將成為無人機(jī)的一種新的控制方式。n 人臉識(shí)別算法 圖像識(shí)別應(yīng)用的一個(gè)子類：人臉和步態(tài)識(shí)別能夠進(jìn)一步拓展智能無人機(jī)的應(yīng)用。要讓無人機(jī)區(qū)分物體是什么的軟件技術(shù)是圖像識(shí)別算法。各類邊緣檢測(cè)算法的共同特征是對(duì)計(jì)算要求非常高。但其缺點(diǎn)在于精度低，且局限性較大（不適用于照明不良的室內(nèi)，玻璃，細(xì)小的電線）。 機(jī)器視覺軟件技術(shù)n 光流算法是一種單攝像機(jī)視覺技術(shù)，完全依賴軟件算法解決了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和定位問題。 n （包括大疆在內(nèi)多家廠商使用作為輔助手段） 超聲波測(cè)障是一種較為成熟的技術(shù)，已廣泛使用在軍/民用多種應(yīng)用場(chǎng)合之中。目前僅紅外攝像+激光組件在電商網(wǎng)站可查詢到的價(jià)格超過￥1200，遠(yuǎn)高于高通Snapdragon820芯片的大客戶優(yōu)惠價(jià)（約￥400~￥500，）。其基本原理見下圖，其測(cè)距原理與雙目視覺類似，但識(shí)別對(duì)象從物體替換成了打在物體表面的紅外激光點(diǎn)。雙目機(jī)器視覺的門檻不在于根據(jù)視角信息α、β和間距d解算距離L，而在于讓計(jì)算機(jī)能夠在畫面中將物體從背景中“提取”出來。從美國(guó)制定的無人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略上看，數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)從最初 IP 化的傳輸、多機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)，正在向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換傳輸，以及最終的完全全球信息格柵(GIG)配置過渡，為授權(quán)用戶提供無縫全球信息資源交互能力，既支持固定用戶、又支持移動(dòng)用戶。下行通信鏈路主要負(fù)責(zé)無人機(jī)到地面站的遙測(cè)數(shù)據(jù)、紅外或電視圖像的發(fā)送和接收。隨著渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)推重比、壽命不斷提高、油耗降低，渦輪將取代活塞成為無人機(jī)的主力動(dòng)力機(jī)型。不同用途的無人機(jī)對(duì)動(dòng)力裝置要求也不同。導(dǎo)航系統(tǒng)向無人機(jī)提供參考坐標(biāo)系的位置、速度、飛行姿態(tài)，引導(dǎo)無人機(jī)按照指定航線飛行，相當(dāng)于有人機(jī)系統(tǒng)中的領(lǐng)航員。目前主要的開源系統(tǒng)有APM、PXPPZ、MWC、OpenPilot等。（其中，機(jī)身大量裝配的各種傳感器(包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等)是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是保證飛機(jī)控制精度的關(guān)鍵。 四家芯片廠商提供的智能無人機(jī)關(guān)鍵芯片模組比較廠商產(chǎn)品模組名稱 高通 Snapdragon FlightIntel Edision for Arduino Nvidia Jetson TX1 聯(lián)芯 LC1860 總體優(yōu)點(diǎn) 各方面性能均衡， 性價(jià)比較高 適配realsense模組 精度高適用環(huán)境廣 并行計(jì)算能力強(qiáng) 價(jià)格較低 可能缺點(diǎn) 適應(yīng)環(huán)境范圍 相對(duì)較窄 整體功耗較高 價(jià)格較貴 價(jià)格較高 通信能力可能偏差 綜合技術(shù)指標(biāo)較低 尺寸 58mmX40mm 88cm2 87mmX50mm 參考價(jià)格 ￥650~￥975 ￥768（網(wǎng)購(gòu)）+ ￥1200（realsense） ￥2380 (官網(wǎng)價(jià)) 不詳 CPU 4x Quam Krait 400 22nm 雙核雙線程Intel Atom 64位ARM A57核心 6核CortexA7 CPU性能 500M Hz 2GHz 2GHz GPU Qualm Adreno 330GPU Intel HD Graphic Maxwell架構(gòu) 256核心 雙核Mali T628GPU GPU性能 167GFLOPs 不詳 1024GFLOPs 不詳 模組功耗 不詳 靜態(tài)35mW 動(dòng)態(tài)不詳 不超過10W 不詳 支持WiFi、藍(lán)牙 是 是 是 是 支持雙目視覺 是 支持Realsense視覺 是 是 支持高清攝像 4K 是 4K 2K 廠商擅長(zhǎng)領(lǐng)域 基帶通信 移動(dòng)計(jì)算 通用計(jì)算 先進(jìn)集成電路工藝 GPU 大規(guī)模并行計(jì)算 中國(guó)芯片廠 后起之秀 廠商特長(zhǎng)在無人機(jī)的應(yīng)用 低功耗計(jì)算 無人機(jī)群通信 高性能計(jì)算 機(jī)器視覺計(jì)算 人工智能 性價(jià)比高 三、 無人機(jī)主要系統(tǒng)無人機(jī)系統(tǒng)主要由三部分組成，分別為飛行器平臺(tái)、控制站與通訊鏈路。 Nvidia是全球兩大GPU廠商之一，其在圖形運(yùn)算和并行計(jì)算上有較深積累。無人機(jī)關(guān)鍵芯片產(chǎn)業(yè)分析和展望在現(xiàn)有的無人機(jī)上，主流廠商使用的是ARM架構(gòu)MCU芯片，例如意法半導(dǎo)體的STM32系列（大疆精靈系列無人機(jī)采用），Atmel的Mega2560 系列等芯片，這類芯片的特點(diǎn)是：主頻低（STM32主頻在200M Hz左右，Atmel的MCU低至20M Hz），計(jì)算能力較差，往往只能支持飛行控制功能，并不能提供無人機(jī)智能化所需要的高速計(jì)算和并行計(jì)算能力。216。WIFI等無線通信wifi等通信芯片用于控制和傳輸圖像信息，通信傳輸速度和質(zhì)量已經(jīng)可以充分滿足幾百米的傳輸需求。民用無人機(jī)知識(shí)要點(diǎn)一、 民用無人機(jī)主要分類固定翼無人機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、航程遠(yuǎn)、飛行速度快、飛行高度高、負(fù)載能力強(qiáng)缺點(diǎn)：起降受場(chǎng)地限制、不能在空中懸停直升機(jī)無人機(jī)優(yōu)點(diǎn)：載荷較大、可垂直起降、空中懸停、靈活性強(qiáng)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、維修成本高、續(xù)航時(shí)間短多旋翼無人機(jī)優(yōu)點(diǎn)：操作靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、起降方便、可在空中懸停 缺點(diǎn)：續(xù)航時(shí)間短、負(fù)載能力弱、飛行速度慢二、無人機(jī)主要硬件部分發(fā)展?fàn)顩r主要硬件部分發(fā)展?fàn)顩r芯片目前一個(gè)高性能FPGA芯片就可以在無人機(jī)上實(shí)現(xiàn)雙CPU的功能，以滿足導(dǎo)航傳感器的信息融合，實(shí)現(xiàn)無人飛行器的最優(yōu)控制。電池電池能量密度不斷增加，使得無人機(jī)在保持較輕的重量下，續(xù)航時(shí)間能有2530分鐘，達(dá)到可以滿足一些基本應(yīng)用的程度，此外，太陽能電池技術(shù)使得高海拔無人機(jī)可持續(xù)飛行一周甚至更長(zhǎng)時(shí)間。；216。 目前芯片業(yè)界三大巨頭:高通、Intel、Nvidia都紛紛挺進(jìn)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)，推出以自己的移動(dòng)芯片或圖形計(jì)算芯片為核心的無人機(jī)參考設(shè)計(jì)或套件；此外中國(guó)芯片設(shè)計(jì)廠商聯(lián)芯科技也與中國(guó)無人機(jī)廠商零度智控聯(lián)合開發(fā)了用于智能無人機(jī)的方案。其推出的無人機(jī)方案具備四方案中最強(qiáng)的浮點(diǎn)并行處理能力，能夠勝任各類圖像圖形識(shí)別和高級(jí)人工智能任務(wù)。飛行器平臺(tái)：包括飛行機(jī)體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)；控制站：包括顯示系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)；通訊鏈路：包括機(jī)載通訊與地面通訊。未來要求無人機(jī)傳感器具有更高的探測(cè)精度、更高的分辨率，因此高端無人機(jī)傳感器中大量應(yīng)用了超光譜成像、合成孔徑雷達(dá)、超高頻穿透等新技術(shù)。國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的無人機(jī)廠商，為了提高系統(tǒng)的專業(yè)化，則大部分在開源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上演化出自己的閉源系統(tǒng)。目前無人機(jī)所采用的導(dǎo)航技術(shù)主要有慣性導(dǎo)航、定位衛(wèi)星導(dǎo)航、地形輔助導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航等。低速、中低空小型無人機(jī)傾向于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，低速短距、垂直起降無人機(jī)傾向渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，小型民用無人機(jī)則主要采用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。太陽能、氫能等新能源電動(dòng)機(jī)也有望為小型無人機(jī)提供更持久的動(dòng)力。普通無人機(jī)大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈，而中高空、長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)則采用超視距衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈。 五、 智能無人機(jī)的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)普通無人機(jī)和智能無人機(jī)組件的差別組件普通無人機(jī)智能化無人機(jī)控制系統(tǒng)芯片低性能省電的MCU支持大規(guī)模并行計(jì)算的CPU 機(jī)器視覺組件僅將圖像回傳操作員識(shí)別圖像內(nèi)容重構(gòu)三維模型 基礎(chǔ)軟件飛控軟件和基本固件完整的OS支撐系統(tǒng)不同應(yīng)用 人工智能軟件無機(jī)器視覺/語音語義識(shí)別等 無人機(jī)“視覺”技術(shù)賦予無人機(jī)“智能”中關(guān)鍵技術(shù)之一是讓無人機(jī)能夠通過機(jī)器視覺感知周邊的環(huán)境，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)通過OS（操作系統(tǒng)）傳給其他應(yīng)用程序。目前高通支持雙目機(jī)器視覺的無人機(jī)參考設(shè)計(jì)使用旗艦芯片Snapdragon 801/820，可見其對(duì)計(jì)算能力的要求之高。這樣就從根本上消除了物體識(shí)別的計(jì)算需求。其與Yuneec聯(lián)合推出的首款無人機(jī)安裝多個(gè)Realsense模塊，預(yù)計(jì)售價(jià)超過￥10000，在價(jià)格上競(jìng)爭(zhēng)力不足。超聲波的優(yōu)勢(shì)在于能夠有效識(shí)別玻璃，電線等雙目視覺/紅外激光視覺無法準(zhǔn)備測(cè)距的物體。光流算法通過比較同一攝像機(jī)兩張相鄰時(shí)間的圖像（差分運(yùn)算）得到場(chǎng)景中不同物體運(yùn)動(dòng)的光流場(chǎng)。 邊緣檢測(cè)是一種應(yīng)用廣泛的圖像分割算法，其原理是先對(duì)圖像的灰度函數(shù)求導(dǎo)， 再根據(jù)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的閾值設(shè)定檢測(cè)出物體的邊緣。例如高通實(shí)現(xiàn)的雙目深度攝像解決方案中，需要單獨(dú)使用驍龍801多核芯片中的一個(gè)核運(yùn)行專門的SIMD（Single instruction, multiple data, 單指令多數(shù)據(jù)）運(yùn)算，并僅能提供30Hz的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力。當(dāng)無人機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠具體區(qū)分物體和物體之間實(shí)質(zhì)差別的時(shí)候，就能自主完成更復(fù)雜的動(dòng)作，如：對(duì)電力設(shè)備上的特定部件掃描檢查；照人類指令講特定物體（橘子而不是香蕉）抓取并飛行到另一房間；在邊境巡邏時(shí)區(qū)分普通動(dòng)物還是可疑人形目標(biāo)，并及時(shí)報(bào)警。目前現(xiàn)有的航拍無人機(jī)對(duì)地面人的區(qū)分能力較弱，所以實(shí)用的時(shí)候會(huì)發(fā)生“跟錯(cuò)人”現(xiàn)象；而警用無人機(jī)也依賴操作警察遙控跟蹤目標(biāo)。這種方式將拓展其新應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于指揮無人機(jī)飛行這一應(yīng)用場(chǎng)景，主要的難點(diǎn)在室內(nèi)環(huán)境（噪聲，多人說話）提高語音識(shí)別準(zhǔn)確率上。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程需要大量的并行計(jì)算；但當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)被訓(xùn)練完成而內(nèi)部的參數(shù)固定下來以后，每次識(shí)別的計(jì)算量則保持一個(gè)固定值不變。此外智能無人機(jī)還需要一些底層的固件代碼連接硬件和軟件系統(tǒng)，保障通訊、傳感器、計(jì)算單元正常高效運(yùn)行。目前該項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)展壯大，有1300個(gè)參與提交代碼的作者，累積180萬行代碼，75萬以上的用戶。 先進(jìn)控制：Wifi圖傳、碰撞規(guī)避、視覺處理； 252。但像DroneCode這樣復(fù)雜的無人機(jī)開源項(xiàng)目，需要在無人機(jī)上支持多種軟件，并提供拓展升級(jí)軟件的能力，就必須依靠OS來管理硬件抽象接口和統(tǒng)籌計(jì)算資源調(diào)配。GPS可以測(cè)得無人機(jī)當(dāng)前的水平位置和高度，飛控系統(tǒng)根據(jù)無人機(jī)位置和高度相對(duì)于懸停點(diǎn)的偏差對(duì)無人機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償控制從而實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)懸停。3） 光流定位光流定位是采用圖像傳感器對(duì)傳感器所捕捉的圖像畫面進(jìn)行分析，間接解算得到自身位置、運(yùn)動(dòng)信息的一種技術(shù)。一般而言，光流是由于場(chǎng)景中前景目標(biāo)本身的移動(dòng)、相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，或者兩者的共同運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的。不過，這種低頻率、小幅度的位置改變對(duì)于航拍來說，是可以接受的。目前的跟蹤拍攝技術(shù)主要分為兩種：1）GPS跟蹤；2）圖像跟蹤。3. 自動(dòng)避障技術(shù)無人機(jī)的飛行安全一直是關(guān)系到無人機(jī)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的核心問題，如何感知到障礙物、并且自主的規(guī)避障礙物是無人機(jī)飛行安全領(lǐng)域最前沿的研究課題。2） 雙目視覺避障這種技術(shù)是基于雙目視覺的圖像景深重構(gòu)方法，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)的景物進(jìn)行景深重構(gòu)，通過景深信息來判斷視場(chǎng)內(nèi)的障礙物情況，探測(cè)范圍更廣、距離更遠(yuǎn)，相應(yīng)安全性更高，但是技術(shù)難度大，而且會(huì)受到光照強(qiáng)弱變化的影響。零度在CES2016上發(fā)布的Xplorer 2采用的是這種技術(shù)，無人機(jī)上的“蘑菇頭”就是自動(dòng)避障模塊，該避障模塊可以實(shí)現(xiàn)在6m有效避障距離內(nèi)，以每秒50次的速率實(shí)現(xiàn)360176。通過配有深度傳感器和全1080p彩色鏡頭，能夠精確識(shí)別手勢(shì)動(dòng)作、面部特征、前景和背景，進(jìn)而讓設(shè)備理解人的動(dòng)作和情感。飛行速度為了適應(yīng)某些特殊場(chǎng)景的跟拍要求，無人機(jī)的飛行速度也是航拍中關(guān)注的一個(gè)重要性能參數(shù)。216。這種技術(shù)是影響到成像質(zhì)量最關(guān)鍵的因素。除了高速拍攝、雜噪抑制以外，相機(jī)還可以借助ISP處理器對(duì)圖像做出比較重大的調(diào)整，HDR技術(shù)就是一個(gè)很明顯的例子。目前主要有三種主流的自動(dòng)對(duì)焦方式，分別為：反差對(duì)焦、相位對(duì)焦、激光對(duì)焦。 在拍攝照片時(shí)，尤其是弱光情況下，如果曝光時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)身的抖動(dòng)會(huì)引起畫面的模糊；若減少曝光時(shí)間，則需要提高感光度，噪點(diǎn)增多，影響畫質(zhì)。對(duì)于水平以及高度的飄移，在室外，也即GPS信號(hào)良好的情況下，無人機(jī)會(huì)主要根據(jù)GPS信號(hào)進(jìn)行定位。如果說位置的飄移屬于慢動(dòng)態(tài)的擾動(dòng)，那么無人機(jī)機(jī)動(dòng)時(shí)所引起的機(jī)體傾斜、抖動(dòng)則是高頻擾動(dòng)因素，對(duì)于畫面的影響十分顯著。對(duì)于突風(fēng)等干擾，由于其形式、大小均存在較大的隨機(jī)性，很難保證完全消除影響，只能考慮結(jié)合云臺(tái)、光流等多種形式對(duì)其影響進(jìn)行抑制。但是電子穩(wěn)像技術(shù)通過對(duì)抖動(dòng)后的圖片進(jìn)行處理，天生就不具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，是一種被動(dòng)的后期處理方式。云臺(tái)技術(shù)云臺(tái)對(duì)于抑制機(jī)身的主動(dòng)傾側(cè)、被動(dòng)干擾等影響航拍效果的擾動(dòng)起到了重大作用。三軸云臺(tái)技術(shù)主要包含部分內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)敏感；抵消控制。從以上角度來看，傳感器的精度、頻率以及電機(jī)輸出的精度、功率大小，控制算法的性能都對(duì)最終效果起到比較大的影響。通過簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算可以看出，當(dāng)相距被拍攝物體距離較近時(shí)，水平飄移對(duì)畫面影響較大。當(dāng)相距被拍攝物體距離較近或較遠(yuǎn)時(shí)，影響均較大。從一些用戶反饋來看，云臺(tái)功耗對(duì)于整機(jī)續(xù)航已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的影響，如何在保證云臺(tái)性能不變的情況下優(yōu)化云臺(tái)控制電機(jī)的功耗會(huì)是一個(gè)有意義的研究方向。原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，整套系統(tǒng)需要有兩個(gè)4G接入點(diǎn)，一個(gè)接入點(diǎn)在無人機(jī)上，另一個(gè)在控制器上。 2008 年，大疆無人機(jī)控制技術(shù)獲得突破，保證小型無人直升機(jī)在高機(jī)動(dòng)情況下可靠的飛行，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的偵測(cè)和監(jiān)察任務(wù)；216。216。Mavic的出現(xiàn)對(duì)一星期前剛發(fā)布的同級(jí)別產(chǎn)品GoPro Karma造成了巨大的壓力。大疆在Mavic上就已經(jīng)標(biāo)配了小巧的三軸機(jī)械云臺(tái)，三個(gè)維度上都配備了無刷電機(jī)，對(duì)相機(jī)的角度進(jìn)行高精度控制，根據(jù)飛行姿態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整方向消除相機(jī)的晃動(dòng)和抖動(dòng)，時(shí)刻保證拍攝畫面的穩(wěn)定。在這種模式下，Mavic最大移動(dòng)速度1m/s，使用者可以把Mavic作為一款空中三腳架，使其穩(wěn)定懸停在空中，并且可以精細(xì)的調(diào)節(jié)