精準(zhǔn)懸停定位是航拍基本能力

　　從近一年來發(fā)布的消費級無人機(jī)來看，基本都配置了“GPS+光流”的室內(nèi)/室外定位策略。尤其是對于今年以來發(fā)布的幾款自拍無人機(jī)，因為主打自拍，應(yīng)用場景里多考慮室內(nèi)環(huán)境下的拍攝，更是都標(biāo)配了光流定位系統(tǒng)。

　　按照目前的技術(shù)，以及這一年來推出的產(chǎn)品狀態(tài)，在室外GPS信號良好的情況下，利用GPS進(jìn)行懸停定位已經(jīng)可以達(dá)到米級或者米以下的定位精度。而且，許多產(chǎn)品現(xiàn)在都標(biāo)配了GPS/GLONASS甚至是北斗等多套系統(tǒng)。成本的下降以及多年來的應(yīng)用推廣，使得目前無人機(jī)用GPS定位技術(shù)比較成熟。

　　另外借助目前市場上比較成熟的差分GPS技術(shù)也可以實現(xiàn)GPS的精度大大提升。差分GPS技術(shù)，即通過在無人機(jī)工作區(qū)域內(nèi)某個已知坐標(biāo)點設(shè)置一個高精度GPS基站作為參考點，根據(jù)測量與實際位置的差分信號作為修正量，修正無人機(jī)上的GPS信息，目前差分技術(shù)主要分為偽距差分（DPGS）與載波相位差分（RTK）兩種，DGPS可以達(dá)到亞米級精度，RTK則可達(dá)到厘米級精度。

　　但是這種差分GPS方式需要另外架設(shè)設(shè)備，切對架設(shè)的基站點位置有較高精度要求，因此成本高且不容易實現(xiàn)，比較適合于在給定作業(yè)場地內(nèi)進(jìn)行拍攝的適用場景，對于一般消費級航拍無人機(jī)上的使用較為受限。

　　雖然光流的概念早在1950年就被提出，但是光流技術(shù)是隨著光流定位算法在今年來不斷發(fā)展成熟后才在無人機(jī)定位上大面積得到應(yīng)用。光流的概念是Gibson在1950年首先提出來的。它是空間運動物體在觀察成像平面上的像素運動的瞬時速度，是利用圖像序列中像素在時間域上的變化以及相鄰幀之間的相關(guān)性來找到上一幀跟當(dāng)前幀之間存在的對應(yīng)關(guān)系，從而計算出相鄰幀之間物體的運動信息的一種方法。一般而言，光流是由于場景中前景目標(biāo)本身的移動、相機(jī)的運動，或者兩者的共同運動所產(chǎn)生的。

　　在無人機(jī)應(yīng)用中，無人機(jī)機(jī)身加裝對地的光流攝像頭，根據(jù)所觀測到的地面圖像來進(jìn)行定位的，其原理可通過下圖進(jìn)行理解：無人機(jī)在相對地面移動時，其對地觀測鏡頭所拍攝到的畫面會相對向反方向“移動”，根據(jù)無人機(jī)距離地面的高度（這也是光流傳感器都與對地超聲波傳感器成對出現(xiàn)的原因）以及對地觀測圖像中像素移動的量，即可推算出無人機(jī)相對地面移動的距離。

　　當(dāng)無人機(jī)采用光流定位技術(shù)實現(xiàn)自身位置確定后，即可采用通用的控制算法實現(xiàn)水平面和高度上的定位。目前所采用的光流技術(shù)，基本上可以實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定懸停，但是隨著時間的累積，仍然會有十幾厘米到幾十厘米范圍的飄移。不過，這種低頻率、小幅度的位置改變對于航拍來說，是可以接受的。

　　雖然室外“GPS+光流”、室內(nèi)“光流”的技術(shù)方案是成熟的，而且相比于之前的室外定位方案來說，有了大幅度的提升。但是各家廠商對于具體算法實現(xiàn)起來，其產(chǎn)品的最終使用效果，仍然存在差異。

　　以大疆精靈4與其上代產(chǎn)品精靈3進(jìn)行對比，兩款產(chǎn)品在懸停定位的從技術(shù)方案來說，是基本一致的，但是精靈4屬于精靈3的下一代產(chǎn)品，在算法上、傳感器上都有了較多的調(diào)整。本報告對TomsTechTime網(wǎng)站提供的一段，大疆精靈4與精靈3的室外懸停錄像進(jìn)行了整理，我們發(fā)現(xiàn)，精靈4在室內(nèi)高度懸停上，可以達(dá)到0.1m以內(nèi)的精度，而精靈3僅有0.5m左右精度，水平面上亦是同樣，精靈4能夠穩(wěn)定在較小的范圍內(nèi)實現(xiàn)懸停，而精靈3則在一個較大范圍內(nèi)飄移。

　　這個例子很明顯的告訴我們，即使采用同樣的技術(shù)方案，但是在傳感器、算法等方面仍然對最終使用效果產(chǎn)生巨大影響。這也如我們在上一期報告中提到的一樣，雖然光流定位技術(shù)已經(jīng)有大量開源庫支持，看似降低了技術(shù)門檻，但是實際上，在獲得更好的用戶體驗上，也即深挖技術(shù)價值這方面，各個公司都還有很多路要走。因為當(dāng)產(chǎn)品的實際使用體驗較差時，采用的技術(shù)再先進(jìn)，也很難受到市場追捧。