像蝙蝠一樣的無人機，你見過么？

現(xiàn)在，它已被實現(xiàn)出來了。

等等……這跟蝙蝠有什么關(guān)系？

事實上，該無人機原理來自蝙蝠，即：在黑暗中靠回聲定位進行飛行。

據(jù)研究者介紹，他們只靠廉價音頻設備，實現(xiàn)無人機的實時定位與地圖構(gòu)建。

因其體積小，所用材料廉價，在陌生環(huán)境探索、搜索救援迷路者等領(lǐng)域，有廣泛應用。

目前，該成果剛被IEEE Robotics and Automation Letters收錄。

Reddit上，相關(guān)帖子點贊破千。

有網(wǎng)友調(diào)侃道——這項目肯定是蝙蝠俠本人布魯斯韋恩投的。

也有網(wǎng)友擔憂——

此類低成本、易實現(xiàn)的產(chǎn)品也可用來追捕人類，造成更多傷害。

它到底如何實現(xiàn)的？

繼續(xù)往下看。

實現(xiàn)無人機“聽音辨位”

在過去，傳統(tǒng)無人機執(zhí)行障礙物檢測、定位和地圖構(gòu)建等任務中，所使用的往往是攝像頭、激光雷達等傳感器——

但是，這些設備對于更小體積的無人機來說，根本帶不動。

此番，研究團隊參考了蝙蝠發(fā)出超聲波并根據(jù)回聲定位的方式，依靠聲音的發(fā)射與接收，實現(xiàn)對空間的感知。

更直白地說，讓無人機“喊出來”，再根據(jù)“回聲”來辨別周邊環(huán)境狀況。

數(shù)據(jù)處理方面，鑒于目前主動回聲定位算法并不發(fā)達，團隊依靠一套基于干涉回聲定位算法的端到端的pipeline。

其中包含了一個實時定位與地圖構(gòu)建框架，并集成了粒子濾波和因子圖推斷。

不同顏色描繪兩個麥克風在不同位置接收的聲波，這些信號通過校準、周期估計、粒子濾波得到因子圖，再進行相應方位和角度的估計。

為實現(xiàn)上述思路，研究團隊將四個麥克風和蜂鳴器安裝在一種易于開發(fā)的小型無人機Crazyflie上面。

通過無人機收集數(shù)據(jù)，然后，靠藍牙傳輸?shù)降孛娑嗽O備，再進行相應的處理。如此一來，分析過程可小于75ms。

到了實驗環(huán)節(jié)，研究者先讓無人機逐漸靠近墻壁，該過程保持高度不變，獲得各距離下，聲波干涉情況，并將之與理論估計值對比。

結(jié)果顯示兩者較為貼合。

而后，他們對性能（精度）進行了測量。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)——當無人機距離墻面40cm以內(nèi)，其測量值可靠，其最大誤差在2cm以下。

當距離進一步縮小到30cm，角度估計數(shù)值也變得更可靠，最大誤差小于20度。

更進一步，研究團隊將麥克風數(shù)量改變，測試其表現(xiàn)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著麥克風數(shù)量變少，無人機偵測性能在下降，但有意思的是，即便只有一個麥克風（下方深色線），其性能表現(xiàn)依然較為滿意。

至于無人機在運動過程中，識別障礙精度如何？

研究團隊也進行了實驗。

即便在運動過程中，無人機距墻體8厘米時，也能表現(xiàn)出不錯精度。

不過在角度測定上表現(xiàn)平平，團隊認為，他們的算法在角度估計方面對噪聲更為敏感。

盡管目前，該方案只能在半米遠地方，進行2cm精度的偵測，對比成熟方案仍有差距，但從落地角度看，其成本低、重量輕，體積小特點意味著，該成果在很多場景仍是可靠的替代方案。

科研團隊表示，接下來，他們還將提高其準確性，并看看能否消除系統(tǒng)生成聲音的需要，不用“喊出聲”。

吉林龍航無人機科技服務有限公司，成立于2016年2月，是吉林省唯一AOPA無人機考試中心，歷經(jīng)七年的發(fā)展，現(xiàn)已成為無人機培訓行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，共擁有超過100萬平米的專用無人機飛行空域、2000平米無人機實訓教室、支持百人同時進行外場實操飛行訓練，超過100架的各類型無人機，可滿足各行業(yè)的無人機培訓及應用需求。