作者：上海大風(fēng)技術(shù)有限公司 余力

01大風(fēng)無人機(jī)簡介

大風(fēng)無人機(jī)是上海大風(fēng)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的橋梁巡檢無人機(jī)，旨在為客戶提供：

一站式的無人機(jī)橋檢解決方案，克服無 GPS 信號(hào)時(shí)的無人機(jī)定位精度問題

高分辨率且準(zhǔn)確的橋梁與城市建模

目前大風(fēng)無人機(jī)已為多位客戶提供高分辨率模型，包括橋梁、建筑物、道路等，為無人機(jī)在工業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)方案。

02雙目視覺與 IMU 融合 SLAM 技術(shù)簡介

工業(yè)建模對于精度有著高要求，這意味著無人機(jī)的 SLAM 算法要提供可靠的實(shí)時(shí)位姿估計(jì)。ORB-SLAM3 是目前融合雙目視覺與 IMU 的優(yōu)秀算法，其前端是針對實(shí)時(shí)性優(yōu)化的 ORB 描述子與關(guān)鍵幀的提取算法，后端是局部地圖的維護(hù)、閉環(huán)矯正與全局地圖的更新。在 TUM 數(shù)據(jù)集測試中，其最高精度可達(dá) 1cm。我司基于該框架研發(fā)算法，實(shí)現(xiàn)雙目視覺與 IMU 數(shù)據(jù)的融合，精準(zhǔn)計(jì)算位移距離并給出可靠的實(shí)時(shí)位姿，使得無人機(jī)在無 GPS 的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)定位成為可能，并能被應(yīng)用于各種無 GPS 場景下的自主飛行與建模。

ORB-SLAM3 在上一代的基礎(chǔ)上優(yōu)化了以下方面：

融合視覺信息和 IMU 數(shù)據(jù)，提高了位姿估計(jì)的穩(wěn)定性與精度

對閉環(huán)檢測增加了關(guān)鍵幀時(shí)序連續(xù)性要求，保證了閉環(huán)的精度

設(shè)置了活躍與非活躍地圖，支持多地圖的建立與融合

圖 . SLAM 算法框架圖

03使用英特爾 CPU 作為機(jī)載算力核心的優(yōu)勢

大風(fēng)無人機(jī)使用英特爾 CPU 作為機(jī)載算力核心，是因?yàn)?x86 + Linux 的軟件生態(tài)非常強(qiáng)大，支持多種市場上已有的軟件和硬件組件，易于快速構(gòu)建軟件系統(tǒng)，提升開發(fā)效率，同時(shí)還有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。

本文將介紹在英特爾 CPU 下運(yùn)行 SLAM 算法的結(jié)果。

04SLAM 算法運(yùn)行平臺(tái)

機(jī)載電腦硬件：英特爾開發(fā)套件愛克斯開發(fā)板 AIxBoard

機(jī)載電腦系統(tǒng)：Ubuntu20.04.1

傳感器：RealSense D435i

05SLAM 算法運(yùn)行結(jié)果

在無人機(jī)巡檢建模中，SLAM 算法需要提供可靠的位姿估計(jì)以知曉機(jī)體的位移和在地圖中的位置，這需要跟蹤線程盡可能快地處理傳感器數(shù)據(jù)，即消息幀的處理頻率要盡可能高。在本次測試中，我們在 AIxBoard 上運(yùn)行了 SLAM 算法，在雙目相機(jī)以約 30 Hz 的頻率拍攝的情況下，追蹤線程的平均處理速度能達(dá)到 29.69 Hz，說明可以程序可以穩(wěn)定地處理所有到來的雙目圖像。

06總結(jié)與展望

我們在 AIxBoard 下使用雙目視覺與 IMU 融合的 SLAM 算法，使無人機(jī)具備輸出可靠位姿并準(zhǔn)確移動(dòng)規(guī)定距離的能力，為后續(xù)建立高分辨率與高精度模型提供可靠數(shù)據(jù)。

未來，大風(fēng)無人機(jī)將支持更高性能的英特爾 CPU，實(shí)現(xiàn)在無 GPS 信號(hào)的場景中自主執(zhí)行任務(wù)的目標(biāo)。

公司簡介

上海大風(fēng)技術(shù)有限公司成立于 2019 年。致力于成為領(lǐng)先的無人機(jī)智能應(yīng)用專家，專注于無人機(jī)在全新領(lǐng)域的探索與創(chuàng)新。

憑借自主研發(fā)的軟硬件產(chǎn)品，為交通、物流、電力、建筑、應(yīng)急、消防等行業(yè)提供革命性的整體解決方案。成立至今已取得各種發(fā)明專利、軟件著作權(quán) 20 余項(xiàng)。

審核編輯：湯梓紅