眾所周知無人機要是像人一樣在室內活動自如,將開啟一個比現有規模還要大的室內市場,對于室外環境,全球導航衛星系統(global navigation satellite system, gnss)諸如美國的全球定位系統(global positioning system, gps)、我國的北斗衛星導航系統(beidou navigation satellite system, bds)能夠為用戶提供較高精度的定位服務,基本滿足了用戶在室外場景中對基于位置服務的需求。然而,個人用戶、服務機器人、無人機、掃地機器人等有大量的定位需求發生在室內場景。而室內場景受到建筑物的遮擋,gnss信號快速衰減,甚至完全拒止,無法滿足室內場景中導航定位的需要。因此,室內定位技術成為工業界與學術界研究的熱點。這里我們就介紹一下無人機室內定位的領導者-無人機實驗室光學定位技術。

1、無人機室內光學定位系統介紹 無人機室內光學定位系統(如圖1所示)是一種用于準確測量物體(剛體)在室內三維空間運動信息的設備。它基于計算機視覺原理,通過布置在空間中的2~8個紅外攝像機,將捕捉區域內物體上反光標識點的運動信息以圖像的形式記錄下來,然后使用計算機對該圖像數據進行處理,實時地解算出運動物體的六自由度位姿,即三自由度位置(x,y,z坐標)和三自由度姿態(俯仰角,偏航角和滾轉角)。該系統也可以稱為“室內gps”。

2、產品功能

1)拍攝幀率:100幀/秒

2)8個相機覆蓋6m*4m*1.5m空間

3)適應范圍:室內

4)定位精度:毫米(mm)3、產品組成

1)紅外光源智能相機8個

2)網線、路由器

3)反光標志點(50個)

4)軟件(sdk)及說明書

5)圖形工作站1臺

6)一維靶標、定位靶標各1個

7)8個3米高的三腳架(可安裝墻角)

8)軟件1套

4、產品優勢與國外同類型產品(vicon,optitrack等)相比,無人機室內光學定位主要有以下三大優勢:

1)超高性價比,極大降低實驗成本

全自主研發,不依賴于國外技術,節省了高昂的國外技術進口費用,在滿足客戶需求的前提下,產品具有超高性價比,能夠最大程度地降低用戶實驗成本。

2)全方位一體化,系統性全面解決方案

該平臺從視覺定位系統、多旋翼通信到地面控制站及相關配套軟件,如,控制四旋翼無人機飛行的基于matlab的地面站軟件界面(如圖4所示),為高校學生及科研工作者等廣大用戶提供了一整套控制類教學服務升級解決方案,用戶無需二次開發,即可進行多旋翼的控制實驗。

3)國內一流水準,管家式貼心服務

據悉無人機室內光學定位技術團隊卓翼智能(北航團隊)立足于國內并獲得多項技術專利,彌補了我國這個領域的空白。該公司致力于產品技術研發、生產制造、銷售及售后等全方位一體化服務,能夠及時獲知并明確客戶需求,在第一時間與市場需求建立溝通機制,為用戶提供更精準的管家式服務。

5、軟件界面如圖三所示

6、應用場景 開發的svw運動捕捉系統,用來實時和準確地解算捕捉區域內單個或多個剛體的六自由度位置和姿態,可以應用于很多場景,例如:1)機器人實時定位。svw可為各類型的小飛機和地面小車等運動體(如四軸和六軸旋翼機,雙翼小型無人機,小型固定翼飛機)的控制提供六自由度姿態和位置的準確測量信息,進而為室內開展針對各類型小飛機和地面小車控制算法(經典控制算法、現代控制算法、協同控制算法等)的快速迭代設計、實驗和綜合驗證提供核心設備支撐。基于該室內定位平臺,可以開展較長時間的持續性實驗教學活動或輔助相關單位研發產品,縮短產品研發周期。如應用于電子科技大學研究生未來飛行器創新實踐基地(如圖5所示)2)虛擬現實(vr)空間定位。svw也可以為虛擬現實中經常用到的頭盔、手柄等運動體提供準確的六自由度位置和姿態信息,進而為大空間和低延遲的虛擬現實體驗提供核心設備支撐。在vr體驗館內,基于該室內定位平臺,可以進行大范圍的虛擬交互體驗,比如在大型房間中跟蹤多名玩家。

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