隨著人工智能（AI）的出現(xiàn)，科幻與現(xiàn)實(shí)之間的差距正在逐步縮小。人工智能在商業(yè)、政府和人們的個(gè)人生活中有著無(wú)數(shù)的應(yīng)用機(jī)會(huì)，其影響將很快觸及現(xiàn)代社會(huì)的方方面面。通過(guò)部署無(wú)人機(jī)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控不再僅僅是電影腳本中的場(chǎng)景，而是現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)開(kāi)始實(shí)際發(fā)生的事實(shí)，這在很大程度上歸功于人工智能的進(jìn)步。這些無(wú)人駕駛飛行器（UAV）正在迅速普及，并在短短幾年內(nèi)，已經(jīng)增強(qiáng)并重新定義了許多行業(yè)的特征。無(wú)人機(jī)被用來(lái)快速運(yùn)送貨物，進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境研究，進(jìn)行方便的邊境監(jiān)視，并可提供遠(yuǎn)程軍事偵察，而不需要讓地面部隊(duì)處于危險(xiǎn)境地。

無(wú)人機(jī)的新世界

雖然目前的無(wú)人機(jī)還是主要受人手動(dòng)控制，但很明顯，未來(lái)的無(wú)人機(jī)將由人工智能技術(shù)控制，這將允許無(wú)人機(jī)和其他機(jī)器自行做出決策，并代表用戶(hù)在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中自主運(yùn)行。未來(lái)的無(wú)人機(jī)將從單純的觀(guān)察者發(fā)展成為高度自動(dòng)化、自主運(yùn)行的決策工具。飛行機(jī)器人或“無(wú)人機(jī)器人（dronebots）”方面的應(yīng)用科學(xué)將帶來(lái)無(wú)限的可能性。

在結(jié)合使用人工智能后，無(wú)人機(jī)已經(jīng)能夠引入機(jī)載感測(cè)和規(guī)避功能，這些功能可以防止在路徑中碰撞其他物體，例如鳥(niǎo)以及其他無(wú)人機(jī)等等。德國(guó)的Ascending Technologies開(kāi)發(fā)了熱成像飛行攝像頭、激光掃描儀和超聲傳感器等一系列技術(shù)，可以使無(wú)人機(jī)避開(kāi)其他物體。來(lái)自DJI、Walkera、Yuneec等供應(yīng)商的最新無(wú)人機(jī)已經(jīng)配備有前、后、下和側(cè)方的避障傳感器。

創(chuàng)建禁飛區(qū)

地理圍欄（Geofencing）是使用全球定位系統(tǒng)（GPS）網(wǎng)絡(luò)結(jié)合本地射頻識(shí)別（LRFID）連接（例如Wi-Fi或藍(lán)牙信標(biāo)）而創(chuàng)建的一種虛擬屏障，其邊界由硬件和軟件的組合決定， 即無(wú)人機(jī)應(yīng)用程序和無(wú)人機(jī)本身，它們決定了地理圍欄的參數(shù)。這種技術(shù)的最基本形式已經(jīng)存在多年，早期使用者用它來(lái)監(jiān)測(cè)牲畜，通過(guò)地理邊界編程的GPS項(xiàng)圈，當(dāng)牲畜離開(kāi)預(yù)定區(qū)域時(shí)發(fā)出警報(bào)。這種技術(shù)的其他用途還包括監(jiān)控裝甲安全車(chē)等車(chē)隊(duì)的車(chē)輛，如果出現(xiàn)任何異常情況，則會(huì)提供相應(yīng)的預(yù)警。

無(wú)人機(jī)可以在更集中的層面上利用地理圍欄，通常需要滿(mǎn)足航空機(jī)構(gòu)關(guān)于空域使用的規(guī)定。地理圍欄的參數(shù)需要處于所有現(xiàn)代小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（SUAS）的默認(rèn)安全功能之內(nèi)，勢(shì)必將影響許多人，而他們對(duì)此并不知情。地理圍欄能夠?qū)⒂脩?hù)當(dāng)前位置與用戶(hù)附近可能感興趣的場(chǎng)合相結(jié)合。根據(jù)感興趣的位置，通過(guò)指定其緯度和經(jīng)度，并添加圓形半徑來(lái)調(diào)整位置的接近度。該圓形區(qū)域即定義了地理圍欄。每個(gè)用戶(hù)可以有多個(gè)有效地理圍欄，通常每個(gè)設(shè)備最多限制為100個(gè)。對(duì)于每個(gè)地理圍欄，位置服務(wù)可以發(fā)送入口和出口事件，或者在地理圍欄區(qū)域內(nèi)指定持續(xù)的時(shí)間，以便在觸發(fā)事件之前等待（或駐留）。

也有許多種方法來(lái)接近地理圍欄和創(chuàng)建不同形式的虛擬邊界。人們可以擁有不同等級(jí)的限制區(qū)域，或者在商用機(jī)場(chǎng)周?chē)O(shè)置具有禁飛邊界的幻影區(qū)域（phantom zone）。在一些情況下，優(yōu)選圓柱形路徑，其中裝置僅僅限于特定高度和/或半徑。

支持開(kāi)發(fā)的工具

包括AI芯片和嵌入式平臺(tái)在內(nèi)的許多產(chǎn)品都可用于開(kāi)發(fā)這種新型AI輔助無(wú)人機(jī)。以下是一些非常重要的例子，但毫無(wú)疑問(wèn)，在不久的將來(lái)，還會(huì)有更多的新例子出現(xiàn)。Intel Aero 即用型無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用運(yùn)行四核Atom處理器的英特爾Aero計(jì)算板構(gòu)建，能夠以低功耗提供出眾的性能，其充足的內(nèi)存和可擴(kuò)展的存儲(chǔ)能夠開(kāi)發(fā)復(fù)雜的無(wú)人機(jī)應(yīng)用。四軸無(wú)人機(jī)可為工程師提供具備完整組裝的開(kāi)發(fā)硬件，其中包括Intel的Aero Vision輔助套件和飛行控制器、機(jī)身、電子調(diào)速器（ESC）、馬達(dá)、GPS、指南針、發(fā)射器和接收器等，開(kāi)始飛行唯一需要的是一個(gè)充電電池。該套件內(nèi)置Intel專(zhuān)有的RealSense™深度感應(yīng)技術(shù)、Dronecode PX4軟件、AirMap SDK對(duì)空域服務(wù)的支持、以及預(yù)編程控制器。

圖1：Intel Aero即用型無(wú)人機(jī) - PX4

Intel公司的 Movidius神經(jīng)計(jì)算棒（neural compute stick，NCS)是一款微型無(wú)風(fēng)扇深度學(xué)習(xí)USB驅(qū)動(dòng)器，專(zhuān)為AI編程而設(shè)計(jì)。 NCS的核心是一款低功耗、高性能的Movidius視覺(jué)處理單元（VPU），具有支持卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）分析、原型設(shè)計(jì)和調(diào)整工作流程等功能。它不需要實(shí)時(shí)的設(shè)備推斷和云連接，所有數(shù)據(jù)和電源均通過(guò)單個(gè)USB type-A端口提供，并可在同一平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)設(shè)備以提高性能。

圖2：Intel的Movidius神經(jīng)計(jì)算棒

BMI088是博世（Bosch）的高性能慣性測(cè)量單元（IMU），具有非常高的抗振動(dòng)性能，專(zhuān)為在苛刻環(huán)境中運(yùn)行的無(wú)人機(jī)和機(jī)器人部署而設(shè)計(jì)，該6軸傳感器在一個(gè)微型3mm x 4.5mm x 0.95 mm LGA封裝內(nèi)整合了一個(gè)16位三軸陀螺儀和一個(gè)16位三軸加速度計(jì)。 BMI088針對(duì)無(wú)人機(jī)和機(jī)器人應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有無(wú)可比擬的性能，即使在條件變化很快的情況下（如熱效應(yīng)和機(jī)械沖擊等），也能提供準(zhǔn)確可靠的慣性傳感器數(shù)據(jù)。

為了滿(mǎn)足下一代無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的需求，研華（Advantech）推出了一款146mm x 102mm片上系統(tǒng)（SoC）開(kāi)發(fā)板MIO-6300，它采用四核Intel Celeron N2930處理器和EtherCAT主控制器，適用于智能機(jī)器人應(yīng)用。該開(kāi)發(fā)板具備低功耗和高圖形性能，支持高達(dá)8GB的嵌入式1333MHz DDR3L以及Gen7DirectX®11、雙獨(dú)立顯示器（18/24位LVDS，具有VGA分辨率）、Gbit以太網(wǎng)連接以及嵌入式軟件API。MIO-6300已通過(guò)MIL-STD-202G / MIL-STD-810G軍用標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，具有強(qiáng)抗振性能。它還采用100％固態(tài)電容器設(shè)計(jì)（比電解電容器具有更好的可靠性），其高Tg PCB值（TG-170）意味著電路板在高溫條件下運(yùn)行更穩(wěn)定。

圖3：研華MIO-6300開(kāi)發(fā)板

DFRobot公司的RoMeo BLE Arduino機(jī)器人控制板采用了Arduino開(kāi)源平臺(tái)，RoMeo BLE和RoMeo BLE Mini均采用ATmega328微控制器和板載德州儀器（Texas Instruments） CC2540芯片。它們具有集成的2路直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，可以立即啟動(dòng)機(jī)器人項(xiàng)目，而無(wú)需額外的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。這些單元可使用Arduino防護(hù)罩輕松擴(kuò)展，并與Gravity系列傳感器和執(zhí)行器兼容，現(xiàn)在有數(shù)百種傳感器可以與RoMeo產(chǎn)品即插即用。RoMeo BLE集成了藍(lán)牙4.0并支持無(wú)線(xiàn)上傳編程資料，這意味著在添加新代碼時(shí)無(wú)需使用電纜。

圖4：DFRobot 公司RoMeo BLE Mini控制板

AI正在逐漸地發(fā)展，但卻是非?？隙ǖ爻蔀槲覀?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。本文通過(guò)一些場(chǎng)景和示例，介紹了一些未來(lái)發(fā)展前景。雖然某些無(wú)人機(jī)已經(jīng)可以在沒(méi)有用戶(hù)指引路徑的情況下飛行，但這項(xiàng)技術(shù)仍處于初期階段。在接下來(lái)的五年中，系統(tǒng)故障響應(yīng)、動(dòng)態(tài)路徑、以及人機(jī)控制器之間的切換都會(huì)有進(jìn)一步改進(jìn)。通過(guò)更強(qiáng)的自主控制，一些廠(chǎng)商將能夠?qū)崿F(xiàn)目前難以想象的用例，例如對(duì)管道、礦山和建筑項(xiàng)目的重復(fù)性和無(wú)人監(jiān)控。毫無(wú)疑問(wèn)，這種無(wú)人機(jī)必須100％安全，它們需要善于規(guī)避移動(dòng)和靜止的障礙物。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要克服許多挑戰(zhàn)，但無(wú)人機(jī)技術(shù)將隨著我們的努力而不斷完善。

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