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昆虫帮助无人机安全着陆与自动避障?

发现自然环境中的昆虫拥有精确制导的能力,通过对昆虫视觉机理的研究,提出的基于生物机理的辅助导航方法,可以应用于惯导系统误差的修正,来帮助无人机安全着陆与自动避障。

澳大利亚昆士兰大学的院士对昆虫,尤其是蜜蜂的导航方法进行了多年的研究。他发现蜜蜂依靠飞行过程中感受到的视觉变化来导航。当蜜蜂在自然界中飞行时,自身相对于外部物体的运动会在视网膜上产生图像变化。这种图像变化形成了所谓的“光流”信息,蜜蜂正是根据这种光流来执行速度测量、着陆、姿态控制等各种导航任务。

当昆虫飞行时,事物呈现在其视网膜上的图像也在运动,这种图像的运动称之为”光流“,也是昆虫精确制导能力的来源。光流可以基于昆虫在视野中移动的速度,感知运动的快慢,为其提供丰富的空间信息。而现在这一技术将用到无人机上,帮助它安全着陆和避障。

1生物特性助力解决无人机技术障碍/图

光流表达了图像的变化,由于它包含了目标物体运动的信息,因此可被观察者用以确定目标的运动情况。从生物学中昆虫飞行时将光流用于精确制导的行为得到启发,光流技术被应用在了飞行器的动态定位和导航中。

无人机光流技术的应用可以利用光流传感器对捕捉的图像进行分析,实时获取飞行器自身位置及运动情况,并将测得数据信息实时传输回地面站PC机分析处理。光流技术的应用可以完善无人机的立体视觉系统,获得精准数据来确定无人机的高度,提高无人机着陆的安全性。

无人机是在三维立体空间里进行活动,着陆时需要获取自己的飞行高度,其原有的立体视觉系统可以估算出大致的距离,但是随着距离的拉近,传感器之间的感应越强,机身也会在距离地面特定高度由于其自身控制的增益而导致震荡。

光流技术可以可以使用一个单一的镜头来捕捉光流数据,通过与IMU和飞行控制计算机等装置的配合,对所获取的图像进行实时解读分析,从而进行更加精准的判断,可以迅速还原出无人机当前所处的三维动态结构图,恰巧就可以利用这种现象来解决着陆时距离测算的精准度问题。

而且只要检测到这种震荡,就可以使得无人机停留在相应的高度上,实现无人机特定高度巡航的功能上。相类似的,也可以同样检测到侧向移动的物体速度,因此在自动规避障碍物的功能上同样可以应用。

光流技术的应用可以说是自然生物帮助人类科技又解决了一定的技术障碍,无人机安全着陆与自动避障的领域一直处于发展状态,而光流技术的应用则大大促进了该领域技术的发展,在未来自然生物的一些特性或者其相似原理或将带给无人机领域更多的灵感和启迪。(来源:物联网在线)

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