有哪些技術(shù)門檻？ - 中國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)將來 背后有何深水世界？

　　除了飛控，無人機(jī)還有哪些技術(shù)門檻？

　　據(jù)了解，無人機(jī)的核心技術(shù)主要集中在飛控、遙控、圖傳、云臺等技術(shù)方向，這些因素共同決定了無人機(jī)系統(tǒng)的飛行穩(wěn)定、安全、航程、圖像穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)。

　　其中飛控技術(shù)是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行的核心技術(shù)。飛控系統(tǒng)硬件方面一般包括控制計算機(jī)、傳感器、導(dǎo)航設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備構(gòu)成。在以往，無人機(jī)飛控系統(tǒng)主要采用開源平臺，如德國MK、美國APM、PX4、MWC等公司都帶頭講自己的無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行了開源。2014年Linux也參與了無人機(jī)開源系統(tǒng)的合作。這種做法大大降低了飛控的技術(shù)門檻，也推動了無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

　　但是，為了將自己的產(chǎn)品做出差異化，掌握核心競爭力，越來越多的公司開始在開源平臺上進(jìn)行二次開發(fā)，自己來做無人機(jī)飛控系統(tǒng)。例如加拿大的Micro pilot、美國UAV Flight Systems，零度智控、北京普洛特、大疆、天下圖等。

　　遙控技術(shù)則主要取決于無線通信方式，無人機(jī)通信一般采用微波通信，微波是一種無線電波，它傳送的距離一般可達(dá)幾十公里。頻段一般是902－928MHZ，常見有MDSEL805，一般都選用可靠的跳頻數(shù)字電臺來實(shí)現(xiàn)無線遙控。目前無人機(jī)普遍采用2.4G無線通信芯片，由于通信數(shù)據(jù)量不大所以延時極低，主要講究信號的穩(wěn)定性和操作的實(shí)時性，一般可靠距離在1KM以內(nèi)。在無人機(jī)和地面的通信芯片方面，高通計劃測試4G網(wǎng)絡(luò)，以及正在快速發(fā)展的5G通信技術(shù)在無人機(jī)通信上的應(yīng)用。

　　除了無線遙控，無線通信同樣被應(yīng)用到視頻傳輸上。消費(fèi)級主流的方案使用2.4G WiFi圖傳，傳輸距離在500-800m左右。高清圖傳的傳輸距離更遠(yuǎn)、延時性更低和更高分辨率的畫質(zhì)，對視頻的編解碼要求很高。實(shí)時圖傳指標(biāo)有三個分別為距離，分辨率及延時程度。大疆采用的OFDM（信道編碼的正交頻分復(fù)用）全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其多載波等技術(shù)特點(diǎn)，抗多徑能力強(qiáng)，具備“非視距”、“繞射”傳輸特點(diǎn)和良好穿透能力，能夠滿足無人機(jī)無線通信任務(wù)。據(jù)了解，大疆的OFDM在廣闊沒干擾地區(qū)可以做到5公里圖傳，這個技術(shù)目前大疆獨(dú)占。因?yàn)檫@套算法跟硬件都需要一定的技術(shù)積累。分辨率這個現(xiàn)在大家都可以做到720P。而延時程度這個很重要，大疆可以做到幾乎感覺不到圖傳延時，大概0.3秒。

　　新門檻：避障技術(shù)以及計算機(jī)視覺

　　隨著無人機(jī)產(chǎn)品逐漸的升級換代，壁障、機(jī)器視覺、跟隨（Follow Me）等新興應(yīng)用層出不窮。在2016年CES展上，有多家無人機(jī)廠商就展示了最新的壁障技術(shù)。

　　目前無人機(jī)多用超聲、紅外和視覺等方式結(jié)合進(jìn)行避障。不同的避障技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，針對之前避障方式魯棒性（Robust）差的問題，Aerotenna把微波雷達(dá)技術(shù)引入了無人機(jī)，并基于此技術(shù)開發(fā)了基于微波雷達(dá)技術(shù)的無人機(jī)高度計和360度全向避障模塊。

　　對于無人機(jī)的安全性來說，會避障將是一個巨大的提升，也會讓應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛。避障的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，除了上述提到的微博雷達(dá)技術(shù)外，計算機(jī)視覺技術(shù)也可以應(yīng)用于避障。依靠計算機(jī)視覺芯片，未來的無人機(jī)將具備自動飛行的能力（無需地面操控員利用設(shè)備控制），它們能夠自動躲避高壓線、尋找著陸范圍、自動在異常氣候條件下修正飛行路線。隨著計算機(jī)視覺系統(tǒng)不斷完善，未來的無人機(jī)將在商品快遞等領(lǐng)域發(fā)揮出巨大作用。

　　雙目立體視覺（Binocular Stereo Vision）是機(jī)器視覺的一種重要形式，零度智控推出的雙目深度算法基于視差原理并利用成像設(shè)備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應(yīng)點(diǎn)間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。融合兩只眼睛獲得的圖像并觀察它們之間的差別（視差圖像），使我們可以獲得明顯的深度感，建立特征間的對應(yīng)關(guān)系，將同一空間物理點(diǎn)在不同圖像中的映像點(diǎn)對應(yīng)起來。雙目視覺深度恢復(fù)技術(shù)可以使智能機(jī)器人具備對環(huán)境的深度感知能力。

　　基于計算機(jī)視覺的無人機(jī)還可以完成諸多功能，例如手勢操作、光流及聲吶定位、電子穩(wěn)像等。

　　除此之外，在跟隨功能上，被應(yīng)用到VR設(shè)備HTC Vive的Lighthouse光學(xué)位置追蹤系統(tǒng)可替代目前機(jī)器人追蹤巡航系統(tǒng)。特別是室內(nèi)遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)追蹤?？梢詫?shí)現(xiàn)在室內(nèi)跟蹤四旋翼無人機(jī)，不必再花5萬美金買一套Vicon光學(xué)運(yùn)動追蹤系統(tǒng)。

　　新需求促使MCU升級處理器

　　傳統(tǒng)的民用無人機(jī)并不需要強(qiáng)悍的計算能力，基本的操作都在目視距離之內(nèi)。直到最近幾年，電池動力多軸旋翼與機(jī)載攝像裝置的結(jié)合讓新手也可以快速學(xué)會無人機(jī)操控，同時也對無人機(jī)自身的電子設(shè)備能力提出了很高的要求：飛行器與地面的通訊帶寬要大幅增加以傳輸視頻數(shù)據(jù)；最好擁有障礙探測與規(guī)避能力以彌補(bǔ)操控者經(jīng)驗(yàn)的不足；無人機(jī)要和其他電子設(shè)備很好地協(xié)作，方便操控與實(shí)現(xiàn)各類用途，等等。加上上面提到的機(jī)器視覺、壁障等功能都需要強(qiáng)大的圖形運(yùn)算處理能力和高效的深度算法，因此對于無人機(jī)的主控平臺提出了越來越高的要求。

　　傳統(tǒng)的單片機(jī)（MCU）已經(jīng)無法再滿足無人機(jī)的需求，而處理器廠商正在對無人機(jī)領(lǐng)域虎視眈眈。由于無人機(jī)的機(jī)體通常不會很快損壞，使用年限較長；但核心電子器件的換代會很迅速，每隔一兩年就會有更新、更強(qiáng)的芯片面世，提升無人機(jī)的綜合能力。為無人機(jī)更換處理模塊將像為PC升級組件一樣平常，這就意味著巨大的商機(jī)。此外無人機(jī)控制系統(tǒng)需要用到應(yīng)用處理器，這和手機(jī)內(nèi)部的處理器并無本質(zhì)區(qū)別，另外空中飛行的無人機(jī)需要和地面控制人員和設(shè)備進(jìn)行通信，也將給通信芯片廠商帶來巨大的商機(jī)。

　　一架售價一千美元的無人機(jī)安裝的處理模塊可能賣到三百美元，相當(dāng)于一顆PC CPU的售價。未來價值數(shù)百億美元的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)中，芯片企業(yè)足可以分得一百億美元甚至更多的蛋糕。此外由于無人機(jī)的很多技術(shù)與無人駕駛汽車相通，為前者研發(fā)的芯片技術(shù)很容易成為后者的積淀。如果能在無人機(jī)芯片領(lǐng)域獲得領(lǐng)先優(yōu)勢，進(jìn)而就可以在更重要的自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)成為關(guān)鍵角色。

　　也因此包括高通、英特爾在內(nèi)的SOC公司正在采用了比微控制器（MCU）更為強(qiáng)大的CPU或是ARM Cortex-A系列處理器作為飛控主芯片。這些芯片巨頭的加入證明芯片技術(shù)在未來無人機(jī)發(fā)展中的重要性不可忽視，芯片也成為了未來無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵核心組件。和智能手機(jī)時代一樣，無人機(jī)制造商也希望高通、英特爾這些芯片制造商，能夠提供完整的芯片解決方案。將來用戶在選購無人機(jī)時也要在意其使用了什么等級的CPU，乃至在專用測試程序中的成績；也許“不服跑個分”的適用范圍又要擴(kuò)大了。