究竟是什么黑科技，让大疆无人机不会撞墙？

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我们在 CES 迎来 Yuneec 的黑级双目自动避障技术之后，这回我们在大疆 Phantom 4 的发布会里，再次迎来第二颗黑级冲击：基于“双目避障”的视觉追踪技术。然而，为什么大疆的 Phantom 4 和 Yuneec 的 Typhoon H，可以像有生命的一样自动回避障碍物？

原因是： 它们都有一双眼睛 。

什么是“双目”？

视觉是一种基于 2D 的感知，我们在 2D 画面下只能知道长度和阔度，但是不能感知深度和距离，但生物能判别深度和距离，是因为我们不单只有一只眼睛，而是有“一双”眼睛。 我们可以透过眼睛的左右距离，与观察的对像产生 视差(Parallax) ，藉此获得深度和距离的信息。

大家不妨试试：把手指放在眼前，分别采用单眼及双眼方式盯着，然后把手指往前／后移动。如果你单着眼看，你只能透过手指的大小和焦距来判定它的大约位置；但当你使用双眼盯着，才能准确地估算你的手指离你多远。从此可见，对于人类来说，“一双眼睛”是我们由 2D 世界进化至 3D 世界的关键，我们会称这种效果为 “立体视觉” (Stereopsis) 以及 “双目视觉” (Binocular vision) 。

同样地，对于科技界别来说也是一样：在天文学或测量学上的 三角测量术 (Triangulation) （上图），其方法很类似生物使用双目测距。同样地，下图是大疆无人机的设计，在起降架的上方各有一只眼睛， 无人机就能透过这一双眼睛，利用三角测量法来判定对像的远近。

何以要用双目？

无人机发展多年，早就能透过 GPS 判定无人机在平面上的位置 (2D)，藉此进行定点悬停。但是， 如何让无人机感知距离，回避障碍 ，一直都是个很大的难题。

我们最早的测距方式其实有点像车雷达，透过类似蝙蝠的“听觉”，向测距对像射出电波，感知反射后判定物件的方向和位置。法国无人机公司 Parrot 旗下的 AR.Drone 无人机，最早就透过超声波方式往下方测距，让无人机能固定在同一高度上飞行；而零度无人机的探索者第二代 (XIRO Xplorer 2) 则采用特殊红外线方式 360 度测距（下图），藉此回避障碍物。然而，雷达式测距的最大限制是：它需要先发射电波，然后侦察电波反射；在续航力和电波发射功率的限制下，很难进行长距离的测距：例如 Parrot Bebop Drone 的超声波定高，最高距离 只有 8 米 ，而零度探索者 2 的最大回避半径，则 只有 6 米 。

但 透过双目感应器，只要在光线良好的环境下，它的自动避障距离比雷达式避障要远得多 ：大疆的双目感应器可以判断最远约 15 米的障碍，比 Parrot Bebop Drone 远了接近一倍。

智能的眼睛

由于双目感应器有更广阔的距离判定能力，让它能提供更智能的飞行方式。

大疆 Phantom 4 或是 Yuneec Typhoon H 这种采用双目感应器的无人机，能在飞行时同时取得长、阔、深的数据，瞬间进行基本的 3D 建模，从而 让无人机回避的同时，即时重新规划最优的飞行路线，绕过障碍 （下图，图片来自大疆官网）；而不是像超声波避障一样只能直接停下来。除此之外，由于无人机的整个飞行路线都能基于视觉来调整——用人话来说， 就是你可以直接用画面来控制你的飞行路线，故此，我们现在可以直接以最最最直观的图像方式来控无人机 ：大疆的 Phantom 4 里的“视觉追踪”和“指点飞行”，就是透过双目感应器来增强可靠性。虽然说目前有部份无人机也实现了视觉操控和追踪的能力，但操控的准确度与敏捷度，并不能与拥有双目感应器的无人机相比。

诚然，双目避障虽然是黑级科技，但算不上是什么新玩意，大疆其实只是沿用了他们 原有的 Guidance 技术 。大家一直不能在消费级无人机上使用双目避障，其主因是双目避障也是把双刃剑，它有其优势，但同时亦有其限制。

双目的限制

双目避障的最大问题是：它需要进行大量的图像分析，而图像分析往往需要大量的计算机资源来运算， 所以它对于无人机的大脑－－“飞行控制器”（简称“飞控”）的运算速度有不低的要求 ，这也是 高通 (Qualcomm) 和 英特尔 (Intel) 这两家处理器巨头，为甚么能藉着强大的运算能力而跨界插足无人机范畴。而且， 亦由于双目避障需要大量的运算，导致增加了耗电量， 这也是大疆本来就掌握了是 360 度双目避障技术，但最后 Phantom 4 却只采用前向避障的 最大原因 。

双目避障除了是对处理器和续航力有要求之外，它也直接增加无人机的生产成本 。在电脑或手机界别，英特尔和高通的高速芯片售价不菲，而且双目感应器和它的一堆配套也需要额外购买，成本难免上升；例如 Yuneec Typhoon H 售价就高达 1799 美元（上图），比起他们上一代旗舰 Q500 的 1299 美元贵了不少；而 零度无人机亦明确表示 他们在与大疆其实在双目避障上是同时起步，在技术有亦有所储备，但 XIRO Xplorer 2 暂时采用雷达方式避障，只是成本和产品迭代上的考量。

在目前无人机陷于价格战的环境下，双目避障未必就是个最佳的选择。

无人机的新视觉

无论双目避障的限制有多大，它已经成为目前无人机界别的最主要的创新空间。而且，我先前经常强调：无人机的门槛很低，要造无人机并不困难；但是，双目避障在技术上、在成本上，也很可能成为无人机巨头与后来者之间的一个巨大门槛。

好吧，来到这个地步，真的不要说无人机是“高级遥控飞机”了（笑）。

 

题点来自 123RF