有了避障功能，无人机就不会炸机了？

昨夜大疆精灵4（简称P4）的发布，无疑又让无人机领域高潮了一把。各大媒体纷纷自发报道，科技类媒体更是长篇累牍的分析。然而，在5iMX拿到最终样品进行测试前，我个人建议大家还是先关注为妙。毕竟8999元的预售价格和上一代精灵3专业版（简称P3P）6499元的售价比起来，贵出了30 %以上，更别提很多几乎全新的P3P二手货只售3000多元。

除了价格因素需要考虑外，P4的技术成熟度也值得关注。我这样说绝不是黑大疆，恰恰相反，我认为大疆是国内乃至全球最顶尖的消费级无人机公司，没有之一，如果连大疆做不出来的产品，相信也没有别家能做得出来，除非大疆不想做。OK，估计又有人要说我在跪舔大疆，TED上早就有各种无人机黑科技秒杀大疆几条街（TED无人机黑科技看这里http://www.5imx.com/portal.php?mod=view&aid=483）。好吧，我不否认TED上有很多黑科技，但是我们今天讨论的是实际产品，将TED那种实验室的技术转化为精灵4这样的产品，中间可能隔着100家Lily这样的公司。

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P4的发布再次证明了一点：当大家还在努力追赶、妄图超越精灵3的规格时，精灵4又领先了一代，而且很可能是更难追赶的一代。

我看到有人已经迫不及待下单P4，而且还兴奋地评论说，“有了避障功能就不会炸机”等云云。我就开始担心精灵4宣传的避障功能可能让小白用户们误以为这是绝对安全的无人机。可事实上尽管精灵4是革命性的，前所未有的产品，却仍只是安全和智能化无人机的开始，第一代产品而已。

首先，我们必须聊点技术话题，什么是视觉避障。

简单地说，视觉避障就是借鉴仿生学原理，利用左右两只眼睛看到物体的视觉差（Parallax），获得物体深度和距离的信息。如果我们蒙上一只眼睛，就会发现很难判断你与物体之间的距离。所以视觉避障技术一定会有两只眼睛（摄像头），并且间隔一定距离摆放。

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P4的前置避障设计，是在机身前部脚架的上方各安置一只摄像头，通过这两只摄像头捕捉到的画面，再利用计算机快速完成3D（三维）建模，便可预知前方可能出现的障碍物，并计算出绕行路径。这听起来很简单，但现阶段计算机要做到并不容易，除了对处理器计算速度的要求外，数据算法的构建更是关键。

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当然，在大疆P4之前，也不是没有成功案例。比如谷歌的自动驾驶汽车、Telas汽车、麻省理工的自主飞行器以及《终结者4》里面的摩托终结者，好吧，最后一个是科幻啦！他们都是利用相似技术对周围环境建模，然后分析出合理的行驶路径，并对突如其来的意外做出反映，是刹车还是绕行等。

计算机看到的外面世界大概是这个样子

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视觉避障并不能100%保险

有了视觉避障，确实能在一定程度上帮助新手更安全地飞行。可是别忘了，P4的“前视障碍物感知系统”只能够识别前方0.7—15米的障碍物，水平视角为60°，而垂直视角只有30°，这是一个较为狭窄的视角。而我们人类在不转头的情况水平视角约120°，关键是我们可以转头实现360度无死角避障啊。

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所以，P4的这套避障系统即便在100%正常运行的前提下，无人机也只能在向正前方飞行时避开障碍物。如果操控者是控制无人机退飞、侧飞或转弯幅度过大，依然会撞上障碍物。这还没算上碰上电线这种细小的障碍物，系统能不能准确识别到的问题（期待5iMX测试）。

我开始有点担心小白用户有了这套系统后，信心十足，以为可以在高楼林立的城市楼宇间穿梭。想想真是觉得可怕！

那么为什么不做成全方位的避障呢？这就要谈到双目避障的优势和劣势问题了。

双目避障系统的限制

双目避障的最大问题是：它需要进行大量的图像分析，而图像分析往往需要大量的计算机资源来运算，所以它对无人机的大脑——“飞控”的运算速度要求非常高。如今，虽然ARM、高通 (Qualcomm)和英特尔(Intel)等处理器巨头公司都能提供具备强大运算能力的处理器，可关键是要同时处理来自四面八方的图像信号，大约需要4-8颗8核以上的高性能处理器，即便成本不是问题，耗电也是问题啊！

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大疆精灵4的机身内部四面都布满了电路板和处理芯片。

大疆一定是权衡了成本与耗电等因素后，选择先实现“用途可能最大”的前向避障的原因。不过我相信大疆已经能做到360度避障，Guidance就是例子。同样，在今年CES上大放异彩的获得Intel全力支持的YUNEEC昊翔公司的“台风H”小六轴无人机，也是采用的双目前向避障。可见，这是目前无人机计算能力、成本和耗电量多方面权衡后的一个优化解决方案。未来，那一定是360度立体避障系统。

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那有没有其他的避障方案？当然有。零度的探索者第二代XIRO Xplorer 2采用的是360度旋转雷达式测距。在无人机的顶部安置有一个快速旋转的探头，不断发射电波扫描周围的障碍物。这就和汽车的倒车雷达一个道理，只不过这个探头是不断旋转的。

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这看起来似乎是一个更好的解决方案，但雷达式测距也有其限制：它需要先发射电波，然后侦察反射电波；在电波发射功率的限制下，很难进行长距离的测距。据悉零度探索者2的最大回避半径只有6米。如果扩大雷达功率，必然更加耗电量。如果厂商能做到100米，肯定早做了，现阶段厂商们都给自己留有后路（技术储备），比如探索者2的这个功能是由一个单独的可拆卸模块实现的，不排除以后也会推出双目式避障模块的可能。

视觉追踪与指点飞行

双目避障都实现了，增加一个视觉追踪和指点飞行自然不是什么难事。依然是基于视觉系统的算法和定位实现的。简单的说，视觉追踪就是在监控画面中（操控者手中的Pad显示画面），用手指框选出“目标”，可以是人、汽车、直行车等，P4就会自动保持与目标一定距离进行跟踪拍摄，并始终保持目标在画面中央（详见零度探索“智拍”功能解析http://www.5imx.com/portal.php?mod=view&aid=254）。而指点飞行就是在监控画面中点击想去的地方，可以是一座山、一栋建筑或公园的某个角落，P4便会自动向这个地方飞去。这两项功能究竟易用性如何还有待测试，但可以肯定，应该比以前基于GPS定位的跟随功能精度更高。

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事实上你可能还没意识到，大疆在P4身上安置了前所未有的多达5个摄像头：机身前置双目避障，机身底部视觉定位也是双目，再加上拍摄摄像头。大疆利用一个控制器来掌控这5个摄像头的图像，不仅如此控制器还能够进行决策，这已经是智能机器人的领域。所以，接下来我要谈的便是无人机的智能化的开始。

无人机智能化的开始

之所以一开始我便冒着被骂“疆粉”的可能称大疆P4是革命性的产品，不是因为它有那些看起来很炫酷的技术，而是因为其整体设计思路折服了我。

大约1年以前，我和圈子里几个比较资深的模友闲聊航拍无人机的未来。那时候我们都很好奇在精灵3之后，还会有什么革命性的技术出现。是云台相机吗？好像云台已经很稳定了，相机也已经4K了，6K暂时用不了；变焦或可更换镜头？太复杂、成本高，消费级用处不大。是续航吗？电机和螺旋桨很难再提高效率了，利用石墨烯的锂电池技术恐怕还要等上3-5年。那还有什么？对，避障。可以说这一点一年前我们就预料到了，只是没想到是借助视觉识别技术实现的。

借助这一技术，无人机可以说开启了一个新的篇章。无人机有个更多的“眼睛”，正如大疆发布P4之前的预告片所言，我们所处的是一个感官的世界。让无人机具备感官，这不就是智能机器人的领域吗？未来无人机+智能化=会飞的机器人。这个思路一旦打开了，未来可以描绘的蓝图就异常广阔了，P4绝对只是一个开始而已。

写在最后

写了这么多，可能有人会问了：你到底是看好精灵4还是不看好呢？

我当然看好。大疆借助精灵4又拉开了和业界的距离，继续领跑。它除了具有避障功能、视觉追踪、指点飞行等先进功能外，在智能电池、高清图传、IMU冗余设计等方面也都有进一步的提升，短期内很难被竞争对手赶超。然而更重要的是，大疆也为行业的未来发展做出了指引——基于视觉计算的智能化应用，必然成为无人机领域未来最主要的创新空间。