美国麻省理工学院(MIT)和德雷珀实验室(Charles Stark Draper Laboratory;CSDL)开发出视觉辅助导航技术,让救援或侦察无人机在GPS讯号无法到达的环境下实现自主飞行。

为了克服GPS讯号的限制,以往的研究尝试使用其导航技术,例如光达(LiDar)等,但都无法成功。相形之下,MIT与Draper开发的技术并不像以往一样依赖于定向结构的系统、动作撷取系统或地图。此外,许多替代性方案还受限于无人机45mph的飞行速度——超越许多板载通讯讯号速度范围。

当先遣急救人员或士兵在地下室、茂密的森林遮盖下或高楼大厦密集的都市丛林等GPS讯号无法到达之处操作无人机(UAV)时,MIT与Draper研究人员的解决方案能让UAV能在未知的环境下自动操控。

038ednc20171027 MIT和Draper实验室的研究团队打造出一款具有视觉能力的无人机,能在地下室、森林和都市丛林等没有GPS讯号的环境下进行导航(来源:Charles Stark Draper Laboratory)

这款配备传感器与摄影机的四轴飞行器由DARPA「高速轻量自主飞行」(Fast Lightweight Autonomy,FLA)计划赞助,并已针对室内与户外混合的情况(包括杂乱密集与开放的环境)进行测试,在没有远程飞行员操作的情况下,模拟UAV快速飞航于未知环境时可能遇到的情况。

研究团队表示,由Draper实验室开发的导航方法结合了视觉与惯性感测功能,并形成一种新的状态评估途径:可用于估算无人机的位置、方向和速度。研究人员将这种途径称为「以惯性状态评估无缝运作与映像(smoothing and mapping with inertial state estimation;SAMWISE)。

039ednc20171027 Draper的SAMWISE传感器融合算法可让无人机在无映射、无法取得GPS导航的环境中,能以45mph的速度飞行(来源:Charles Stark Draper Laboratory)

这款测试无人机采用特定的传感器和算法配置,以及基于IMU导航的单眼相机,在躲避树木、定位建筑物入口以及进出建筑物时,都能成功地保持精确的位置估算。这项技术还可能适用于地面或水下等其他无法存取GPS的地点。

MIT工程师多年来致力于开发各种自主机器人和无人机导航,包括光达、RFID以及同步定位与映像(SLAM)等。

(原文发表于Aspencore旗下EDN姐妹媒体EE Times,参考链接:Rescue Drones Fly by Vision, Inertial Sensing;Susan Hong编译)

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