測試過程
Karaman團隊進行了一系列的實驗，其中一項實驗是：讓無人機在虛擬窗口（大約是無人機兩倍大?。╋w行，窗口置于虛擬客廳內(nèi)。當無人機在實際飛行時，研究人員將客廳場景圖像傳輸給無人機。研究人員還調(diào)整了導航算法，使無人機能夠即時學習。
根據(jù)動作捕捉攝像機提供的定位信息，在超過10次飛行中，無人機以每秒2.3米（5英里/小時）的速度飛行，成功地通過虛擬窗口361次，只“撞”到窗口三次。Karaman指出，即使這架無人機墜毀數(shù)千次，也不會對開發(fā)成本產(chǎn)生太大影響，因為它是在虛擬環(huán)境中崩潰，與現(xiàn)實世界并沒有任何實際接觸。
在最后的測試中，團隊在測試設施中設置了一個真窗口，并打開無人機的機載攝像頭，使其能夠看到窗口并應對實際環(huán)境。通過使用研究人員在虛擬系統(tǒng)中的導航算法，無人機在八次飛行中，成功通過真實窗口119次，只有六次崩潰或需要人為干預。
“它在現(xiàn)實環(huán)境中也順利通過了障礙物，”Karaman說。“這是我們在虛擬環(huán)境中對其進行訓練的結果。我們在虛擬環(huán)境中編寫程序，通過分析錯誤幫助無人機學習飛行。”
Karaman表示：虛擬訓練系統(tǒng)具有高度的可塑性。例如，研究人員可以在他們自己設定的場景中訓練無人機。訓練系統(tǒng)也可用于測試新的傳感器或現(xiàn)有傳感器的規(guī)格，以了解如何訓練快速飛行的無人機。
實際上，就無人機的飛行狀態(tài)上來說，無人機在起飛前對角度的把控，起飛過程中對于高度、周圍事物的感知都需要傳感器來充當它的眼睛。無人機機身一般都裝配大量的各種傳感器，包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等傳感器，這是飛控系統(tǒng)的基礎。
“我們可以在虛擬環(huán)境中嘗試不同規(guī)格的傳感器，并研究這些傳感器將如何幫助無人機飛行，”Karaman說。
該系統(tǒng)還可用于訓練無人機在人們周圍安全飛行。例如，Karaman設想將訓練場分成兩部分，一部分是無人機在里面飛行，另一部分則是穿著動作捕捉服裝的人隨機走動，人們的動作會映射到無人機的虛擬訓練場景中。無人機將在VR中“看到”人類。由于無人機實際是在空地中進行訓練所以即使它撞到人身上，也不會造成危害。
目前，這項研究得到了美國海軍研究辦公室，麻省理工學院林肯實驗室和NVIDIA公司的支持。
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