隨著人工智能（AI）的出現(xiàn)，科幻與現(xiàn)實之間的差距正在逐步縮小。人工智能在商業(yè)、政府和人們的個人生活中有著無數(shù)的應用機會，其影響將很快觸及現(xiàn)代社會的方方面面。通過部署無人機進行自動監(jiān)控不再僅僅是電影腳本中的場景，而是現(xiàn)實中已經(jīng)開始實際發(fā)生的事實，這在很大程度上歸功于人工智能的進步。這些無人駕駛飛行器（UAV）正在迅速普及，并在短短幾年內，已經(jīng)增強并重新定義了許多行業(yè)的特征。無人機被用來快速運送貨物，進行詳細的環(huán)境研究，進行方便的邊境監(jiān)視，并可提供遠程軍事偵察，而不需要讓地面部隊處于危險境地。

無人機的新世界

雖然目前的無人機還是主要受人手動控制，但很明顯，未來的無人機將由人工智能技術控制，這將允許無人機和其他機器自行做出決策，并代表用戶在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中自主運行。未來的無人機將從單純的觀察者發(fā)展成為高度自動化、自主運行的決策工具。飛行機器人或“無人機器人（dronebots）”方面的應用科學將帶來無限的可能性。

在結合使用人工智能后，無人機已經(jīng)能夠引入機載感測和規(guī)避功能，這些功能可以防止在路徑中碰撞其他物體，例如鳥以及其他無人機等等。德國的Ascending Technologies開發(fā)了熱成像飛行攝像頭、激光掃描儀和超聲傳感器等一系列技術，可以使無人機避開其他物體。來自DJI、Walkera、Yuneec等供應商的最新無人機已經(jīng)配備有前、后、下和側方的避障傳感器。

創(chuàng)建禁飛區(qū)

地理圍欄（Geofencing）是使用全球定位系統(tǒng)（GPS）網(wǎng)絡結合本地射頻識別（LRFID）連接（例如Wi-Fi或藍牙信標）而創(chuàng)建的一種虛擬屏障，其邊界由硬件和軟件的組合決定， 即無人機應用程序和無人機本身，它們決定了地理圍欄的參數(shù)。這種技術的最基本形式已經(jīng)存在多年，早期使用者用它來監(jiān)測牲畜，通過地理邊界編程的GPS項圈，當牲畜離開預定區(qū)域時發(fā)出警報。這種技術的其他用途還包括監(jiān)控裝甲安全車等車隊的車輛，如果出現(xiàn)任何異常情況，則會提供相應的預警。

無人機可以在更集中的層面上利用地理圍欄，通常需要滿足航空機構關于空域使用的規(guī)定。地理圍欄的參數(shù)需要處于所有現(xiàn)代小型無人機系統(tǒng)（SUAS）的默認安全功能之內，勢必將影響許多人，而他們對此并不知情。地理圍欄能夠將用戶當前位置與用戶附近可能感興趣的場合相結合。根據(jù)感興趣的位置，通過指定其緯度和經(jīng)度，并添加圓形半徑來調整位置的接近度。該圓形區(qū)域即定義了地理圍欄。每個用戶可以有多個有效地理圍欄，通常每個設備最多限制為100個。對于每個地理圍欄，位置服務可以發(fā)送入口和出口事件，或者在地理圍欄區(qū)域內指定持續(xù)的時間，以便在觸發(fā)事件之前等待（或駐留）。

也有許多種方法來接近地理圍欄和創(chuàng)建不同形式的虛擬邊界。人們可以擁有不同等級的限制區(qū)域，或者在商用機場周圍設置具有禁飛邊界的幻影區(qū)域（phantom zone）。在一些情況下，優(yōu)選圓柱形路徑，其中裝置僅僅限于特定高度和/或半徑。

支持開發(fā)的工具

包括AI芯片和嵌入式平臺在內的許多產(chǎn)品都可用于開發(fā)這種新型AI輔助無人機。以下是一些非常重要的例子，但毫無疑問，在不久的將來，還會有更多的新例子出現(xiàn)。Intel Aero 即用型無人機開發(fā)平臺采用運行四核Atom處理器的英特爾Aero計算板構建，能夠以低功耗提供出眾的性能，其充足的內存和可擴展的存儲能夠開發(fā)復雜的無人機應用。四軸無人機可為工程師提供具備完整組裝的開發(fā)硬件，其中包括Intel的Aero Vision輔助套件和飛行控制器、機身、電子調速器（ESC）、馬達、GPS、指南針、發(fā)射器和接收器等，開始飛行唯一需要的是一個充電電池。該套件內置Intel專有的RealSense™深度感應技術、Dronecode PX4軟件、AirMap SDK對空域服務的支持、以及預編程控制器。

圖1：Intel Aero即用型無人機 - PX4

Intel公司的 Movidius神經(jīng)計算棒（neural compute stick，NCS)是一款微型無風扇深度學習USB驅動器，專為AI編程而設計。 NCS的核心是一款低功耗、高性能的Movidius視覺處理單元（VPU），具有支持卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN）分析、原型設計和調整工作流程等功能。它不需要實時的設備推斷和云連接，所有數(shù)據(jù)和電源均通過單個USB type-A端口提供，并可在同一平臺上運行多個設備以提高性能。

圖2：Intel的Movidius神經(jīng)計算棒

BMI088是博世（Bosch）的高性能慣性測量單元（IMU），具有非常高的抗振動性能，專為在苛刻環(huán)境中運行的無人機和機器人部署而設計，該6軸傳感器在一個微型3mm x 4.5mm x 0.95 mm LGA封裝內整合了一個16位三軸陀螺儀和一個16位三軸加速度計。 BMI088針對無人機和機器人應用而設計，具有無可比擬的性能，即使在條件變化很快的情況下（如熱效應和機械沖擊等），也能提供準確可靠的慣性傳感器數(shù)據(jù)。

為了滿足下一代無人機市場的需求，研華（Advantech）推出了一款146mm x 102mm片上系統(tǒng)（SoC）開發(fā)板MIO-6300，它采用四核Intel Celeron N2930處理器和EtherCAT主控制器，適用于智能機器人應用。該開發(fā)板具備低功耗和高圖形性能，支持高達8GB的嵌入式1333MHz DDR3L以及Gen7DirectX®11、雙獨立顯示器（18/24位LVDS，具有VGA分辨率）、Gbit以太網(wǎng)連接以及嵌入式軟件API。MIO-6300已通過MIL-STD-202G / MIL-STD-810G軍用標準認證，具有強抗振性能。它還采用100％固態(tài)電容器設計（比電解電容器具有更好的可靠性），其高Tg PCB值（TG-170）意味著電路板在高溫條件下運行更穩(wěn)定。

圖3：研華MIO-6300開發(fā)板

DFRobot公司的RoMeo BLE Arduino機器人控制板采用了Arduino開源平臺，RoMeo BLE和RoMeo BLE Mini均采用ATmega328微控制器和板載德州儀器（Texas Instruments） CC2540芯片。它們具有集成的2路直流馬達驅動器，可以立即啟動機器人項目，而無需額外的馬達驅動器。這些單元可使用Arduino防護罩輕松擴展，并與Gravity系列傳感器和執(zhí)行器兼容，現(xiàn)在有數(shù)百種傳感器可以與RoMeo產(chǎn)品即插即用。RoMeo BLE集成了藍牙4.0并支持無線上傳編程資料，這意味著在添加新代碼時無需使用電纜。

圖4：DFRobot 公司RoMeo BLE Mini控制板

AI正在逐漸地發(fā)展，但卻是非?？隙ǖ爻蔀槲覀內粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。本文通過一些場景和示例，介紹了一些未來發(fā)展前景。雖然某些無人機已經(jīng)可以在沒有用戶指引路徑的情況下飛行，但這項技術仍處于初期階段。在接下來的五年中，系統(tǒng)故障響應、動態(tài)路徑、以及人機控制器之間的切換都會有進一步改進。通過更強的自主控制，一些廠商將能夠實現(xiàn)目前難以想象的用例，例如對管道、礦山和建筑項目的重復性和無人監(jiān)控。毫無疑問，這種無人機必須100％安全，它們需要善于規(guī)避移動和靜止的障礙物。要實現(xiàn)這一目標需要克服許多挑戰(zhàn)，但無人機技術將隨著我們的努力而不斷完善。

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