無(wú)人機(jī)控制就是對(duì)無(wú)人機(jī)各個(gè)狀態(tài)的控制（文章“城堡里學(xué)無(wú)人機(jī)：狀態(tài)視角深入無(wú)人機(jī)硬件與算法”）。“城堡里學(xué)無(wú)人機(jī)：如何處理GPS數(shù)據(jù)獲取無(wú)人機(jī)狀態(tài)信息？”則完整演示了從GPS數(shù)據(jù)到無(wú)人機(jī)外環(huán)狀態(tài)信息的轉(zhuǎn)換過(guò)程。是時(shí)候和MR.城堡一起感受一下在實(shí)際無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中跟隨功能是如何實(shí)現(xiàn)的。
MR.城堡首先需要選擇一款無(wú)人機(jī)為大家進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)演示，這款產(chǎn)品的硬件架構(gòu)與算法體系都需簡(jiǎn)潔實(shí)用，具備優(yōu)秀的跟隨性能，操作系統(tǒng)直接、透明。
最終選擇了之前在CES Asia上就很看好的Skye Orbit無(wú)人機(jī)。在這里也要感謝斯凱智能，雖然正在Kickstarter出貨的緊張階段，依然非常熱情地提供了樣機(jī)、場(chǎng)地，斯凱的工程師高效地配合完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)。MR.城堡不做廣告，有興趣的同學(xué)可以自己登陸Kickstarter了解。
如何設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跟隨功能？
首先需要選擇被控狀態(tài)。咦？無(wú)人機(jī)的被控狀態(tài)不就是內(nèi)外環(huán)狀態(tài)么，為什么還要進(jìn)行選擇呢？這體現(xiàn)了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活之處。跟隨功能屬于相對(duì)位置導(dǎo)航，可以選擇控制無(wú)人機(jī)的絕對(duì)位置；也可以選擇控制無(wú)人機(jī)與跟蹤目標(biāo)之間的相對(duì)位置，意味著可以將兩者間的距離當(dāng)做擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行控制；甚至可以通過(guò)絕對(duì)位置信息與相對(duì)位置信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，而融合的方法也是多種多樣。
大家可別小看這選擇上的差異：條條大路通羅馬，條條大路不相同。不同的狀態(tài)選擇，體現(xiàn)了對(duì)于跟隨運(yùn)動(dòng)的不同理解，與之對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)，算法架構(gòu)也可以各不相同。
直接從無(wú)人機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行觀察最為直觀，與MR.城堡一起來(lái)看看Skye Orbit在硬件設(shè)計(jì)和算法架構(gòu)上如何實(shí)現(xiàn)跟隨功能:
Skye Orbit無(wú)人機(jī)系統(tǒng)包含一個(gè)臂環(huán)Tracker，內(nèi)置GPS。可以看出，Orbit應(yīng)該是實(shí)時(shí)獲取跟蹤目標(biāo)的六個(gè)外環(huán)狀態(tài)：位置[x,y,z]；速度[u,v,w]。
在APP中可以設(shè)置跟隨距離，因此在不同的設(shè)置中，無(wú)人機(jī)與目標(biāo)的期望相對(duì)距離是固定值。Orbit可以通過(guò)跟隨目標(biāo)的狀態(tài)信息，以及期望的相對(duì)距離計(jì)算得到無(wú)人機(jī)的期望位置狀態(tài)，并與當(dāng)下?tīng)顟B(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)算法得出修正量。這樣的算法架構(gòu)可以避免將相對(duì)距離看做系統(tǒng)狀態(tài)所需要的額外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程。
如此一來(lái)不就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了跟隨功能么？然而無(wú)人機(jī)不是一個(gè)被信號(hào)“牽線”的電子氣球。位置跟隨僅僅是跟隨功能的一部分，還需要在位置跟隨的前提下為用戶采集滿意的圖像、影像數(shù)據(jù)。從此出發(fā)才能算作一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)，而不只是一個(gè)擁有某些功能的高級(jí)玩具。
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