防止无人机碰撞的新型低成本技术

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　　巴斯克大学 (UPV/EHU) 计算智能小组 (GIC) 的研究员 Julián Estévez 仅使用机载传感器和摄像头，就开发出了一种低成本的自主导航技术，可防止两架或多架飞行路径在空中交叉的无人机相互碰撞。他取得了积极、令人鼓舞的成果。
　　一项使用一组无人机进行的研究证实，“尽管该技术的成本降低了，但我们开发的解决方案已在商用无人机中得到成功验证。使用简单、低成本的设备以及基于人工视觉和颜色识别的算法，我们开发了一项强大的技术，可以令人满意地防止无人机之间的碰撞，并且可以轻松推广到大多数商用和研究空中机器人；我们还提供了该解决方案的完整软件代码，”Estévez 说。
　　该项研究成果发表在《航空科学与技术》杂志上。
　　我们熟悉的大多数无人机都是有人驾驶的，即使它们不在操作员的视线范围内。无人机要想完全自主，就必须能够在没有人工干预的情况下自行做出飞行决策，换句话说，要自行决定如何避免碰撞、在阵风中保持航向、控制飞行速度、躲避建筑物、树木等。
　　“这项工作是朝着完全自主导航迈出的一小步，无需任何人工干预，这样无人机就可以决定执行哪种操作、朝哪个方向飞行，从而避免相互碰撞或与其他空中障碍物相撞。如果我们假设，未来我们的领空将更多地被这些无人机执行的商业服务所占据，那么我们的工作在这方面做出了小小的贡献，”埃斯特维斯说。
　　作者解释道：“我们防止碰撞的方法不需要无人机相互交换信息；相反，它们只依靠机载传感器和摄像头。我们从无人机上的摄像头获取信号，通过处理图像来调整机器人的反应，使它们平稳准确地飞行。”
　　在实验中，研究人员试图模拟现实的无人机条件，换句话说，就是在典型的城市地区不受控制的照明条件下可能出现的场景，无人机朝不同方向飞行等，因此尽管最初只是在实验室里工作，但他们的贡献是面向现实世界的应用的。
　　基于颜色的算法
　　“我们给每架无人机配备了一张红卡，这样软件算法就可以检测到正在接近的无人机的存在并测量其距离，”Estévez 解释道。“我们的方案非常简单：每架无人机都配备一个机载摄像头，其屏幕分为两半（左半和右半）。该摄像头始终寻找上述卡片的红色。
　　“通过简单的图像处理，我们可以知道红色占据了摄像头的多少比例，以及大部分红色是在屏幕的左侧还是右侧。如果大部分红色区域在屏幕的左侧，无人机就会向右飞行以避免碰撞。如果红色区域在右侧，它就会向左移动。所有空中无人机都是这样的。”
　　“当屏幕上红色的百分比增加时，意味着无人机正在迎面接近。因此，当超过阈值时，机器人就知道它必须执行避让动作。
　　“所有这些都是自动发生的，无需人工干预。这是一种防止碰撞的简单方法，可以通过低成本的传感器和设备来实现，”埃斯特韦斯说。这与一个人走在街上，看到有人从左边走来时的情况没有什么不同，在这种情况下，这个人会试图向右移动，这样他们就不会互相碰撞。