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设备与工具众所周知无人机要是像人一样在室内活动自如,将开启一个比现有规模还要大的室内市场,对于室外环境,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)诸如美国的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)、我国的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)能够为用户提供较高精度的定位服务,基本满足了用户在室外场景中对基于位置服务的需求。然而,个人用户、服务机器人、无人机、扫地机器人等有大量的定位需求发生在室内场景。而室内场景受到建筑物的遮挡,GNSS信号快速衰减,甚至完全拒止,无法满足室内场景中导航定位的需要。因此,室内定位技术成为工业界与学术界研究的热点。这里我们就介绍一下无人机室内定位的领导者-无人机实验室光学定位技术。
1、无人机室内光学定位系统介绍 无人机室内光学定位系统(如图1所示)是一种用于准确测量物体(刚体)在室内三维空间运动信息的设备。它基于计算机视觉原理,通过布置在空间中的2~8个红外摄像机,将捕捉区域内物体上反光标识点的运动信息以图像的形式记录下来,然后使用计算机对该图像数据进行处理,实时地解算出运动物体的六自由度位姿,即三自由度位置(X,Y,Z坐标)和三自由度姿态(俯仰角,偏航角和滚转角)。该系统也可以称为“室内GPS”。
2、产品功能
1)拍摄帧率:100帧/秒
2)8个相机覆盖6m*4m*1.5m空间
3)适应范围:室内
4)定位精度:毫米(mm)3、产品组成
1)红外光源智能相机8个
2)网线、路由器
3)反光标志点(50个)
4)软件(SDK)及说明书
5)图形工作站1台
6)一维靶标、定位靶标各1个
7)8个3米高的三脚架(可安装墙角)
8)软件1套
4、产品优势与国外同类型产品(Vicon,OptiTrack等)相比,无人机室内光学定位主要有以下三大优势:
1)超高性价比,极大降低实验成本
全自主研发,不依赖于国外技术,节省了高昂的国外技术进口费用,在满足客户需求的前提下,产品具有超高性价比,能够最大程度地降低用户实验成本。
2)全方位一体化,系统性全面解决方案
该平台从视觉定位系统、多旋翼通信到地面控制站及相关配套软件,如,控制四旋翼无人机飞行的基于Matlab的地面站软件界面(如图4所示),为高校学生及科研工作者等广大用户提供了一整套控制类教学服务升级解决方案,用户无需二次开发,即可进行多旋翼的控制实验。
3)国内一流水准,管家式贴心服务
据悉无人机室内光学定位技术团队卓翼智能(北航团队)立足于国内并获得多项技术专利,弥补了我国这个领域的空白。该公司致力于产品技术研发、生产制造、销售及售后等全方位一体化服务,能够及时获知并明确客户需求,在第一时间与市场需求建立沟通机制,为用户提供更精准的管家式服务。
5、软件界面如图三所示
6、应用场景 开发的SVW运动捕捉系统,用来实时和准确地解算捕捉区域内单个或多个刚体的六自由度位置和姿态,可以应用于很多场景,例如:1)机器人实时定位。SVW可为各类型的小飞机和地面小车等运动体(如四轴和六轴旋翼机,双翼小型无人机,小型固定翼飞机)的控制提供六自由度姿态和位置的准确测量信息,进而为室内开展针对各类型小飞机和地面小车控制算法(经典控制算法、现代控制算法、协同控制算法等)的快速迭代设计、实验和综合验证提供核心设备支撑。基于该室内定位平台,可以开展较长时间的持续性实验教学活动或辅助相关单位研发产品,缩短产品研发周期。如应用于电子科技大学研究生未来飞行器创新实践基地(如图5所示)2)虚拟现实(VR)空间定位。SVW也可以为虚拟现实中经常用到的头盔、手柄等运动体提供准确的六自由度位置和姿态信息,进而为大空间和低延迟的虚拟现实体验提供核心设备支撑。在VR体验馆内,基于该室内定位平台,可以进行大范围的虚拟交互体验,比如在大型房间中跟踪多名玩家。
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