【CSDN現場報導】2015年11月19-21日，由CSDN重磅打造的「 2015 中國軟體開發者大會」（以下簡稱SDCC 2015）在北京朗麗茲西山花園酒店隆重召開。今年是第七屆，大會為期三天，除了陣容強大的全體大會外，主辦方還精心籌備了九大技術專場論壇，包括：架構實踐論壇、前端開發論壇、資料庫實戰論壇、研發管理論壇、安全技術論壇、算法實戰論壇、程式語言論壇、產品與設計論壇、微信開發論壇。此外，還有五場特色活動及展覽展示。
2015中國軟體開發者大會首日的全體大會上，DJI無人機智能導航技術總監、飛控架構設計師Paul Yang做了題為《空中機器人系統架構、平臺及應用》的主題分享。Paul Yang首先介紹了大疆公司的產品線，有飛行控制器、蟬思機載平臺、精靈系列、經緯Matrice100等；後相繼從消費電子到行業應用介紹了開發平臺產品；另外他也談及了智能導航技術存在的幾個挑戰：智能導航技術、多傳感器測量數據的融合、路徑規劃、規劃和控制的結合。在最後，他也分享了一些行業應用案例，以及總結道：多旋翼飛行器的未來就是機器人的未來；行業應用剛剛開始，基礎技術和新的技術都需要進一步發展；DJI提供開放平臺幫助開發者一起拓展。
DJI無人機智能導航技術總監，飛控架構設計師Paul Yang
以下為現場速記整理：
首先大家介紹一下我們大疆創新這一家公司，大疆創新是一家做無機人的公司，我們現在可以把我們自己稱之為無人機行業的領導者，我們所佔據的是飛機的系統。在這個行業當中在全球都是比較領先的，公司在全球範圍內我們除了在中國的深圳有一家研發的總部之外，在美國、歐洲和日本都有自己銷售和分支機構，我們的研發是在深圳實現的，生產也是在深圳做的，所以我們是一個比較小的中國製造的公司。這是我們公司簡單的產品線的介紹，其中主要的東西我就不細說了，我們公司從飛行控制器開始起家，之後航拍的飛行器，之後又開發出了禪思等產品，這樣就拓寬了大家對航拍的定義。
我們現在在全球的範圍內佔據了70％的市場份額，這一點我們也是非常驕傲的，而且公司在通過2011年開始這一款飛行器開始就進入了航拍的行業，在過去的4年中我們公司的銷售額達到了100倍的增長這是讓我們非常激動人心的數字。
今天我來到這裡，無人機是一個新興的行業，這個東西裡面很大一部分是硬體，很大一部分是機械，我們為什麼到這個地方，給大家分享一下我們關於軟體上的想法，實際上飛行器這個東西，大疆公司的產品都是屬於消費類電子，我們相信在未來的一段時間裡，飛行器可以在更加廣泛的行業裡得到應用比如說農業、建築、搜索等，在這些行業裡就對我們的飛行器的產品提出了更多的要求。什麼要求呢？第一點就是說，我們的飛行器現在是一個簡單的由玩家通過遙控器來進行控制的系統，但是在將來這樣的飛行器必須要進入到一個層次就是這一張PPT上所展示的我們的飛行器要有新的功能，底層飛控的部分和上層計算平臺，這個是用來處理複雜和計算機視覺和機器人算法的一種模塊，這兩個系統通過完整定義的API進行溝通，如果我們用人來類比的話，這個東西就相當於是上層的計算平臺，就相當於是人的大腦，底層飛控就相當於人的脊髓和其他的神經系統，對於一般的程式設計師和軟體開發者來說，飛控是非常複雜的，上層計算平臺上運行的系統就會比較的簡單一點，舉一個例子來說我們的底層飛控在空中飛行的時候可能會在一個區域採集到很多的數據那麼它對這個數據發送到上層的計算平臺上，由上層的計算平臺通過WI-FI發送到伺服器上，這個過程之中參與的技術有作業系統、網絡連接技術、伺服器的技術，這些都和我們一般的網絡系統都是類似的。關於這一點我在之後的PPT中也會做介紹。
再講一句，我們系統架構的設計，也是根據很多無人機的研究者和無人機的從業者討論得出的，我們還基於這樣的架構的設計發表了一些非常領先的論文。
這樣的一個系統，就如我剛剛所說想要強調的一點，上層計算平臺讓開發人員關注在軟體的導航和開發上，下層控制器讓懂控制和懂機器人專注在控制器上。所以有基於這樣的思想，我們在今年年初的時候推出了一個飛行器就是經緯M100，我們給這個飛行器取了這樣的一個名字，我們就希望這個飛行器可以像數據的矩陣一樣。這個飛行器集成了我們的飛行的性能，還提供很靈活的設備的安裝的位置，你看這一個飛行器的飛行的結構和大疆原來的產品區別都非常大因為它的外觀並不是特別的美觀，上面有一個非常曠闊的平臺，在這個上面，用戶可以把自己的設備可以掛到飛機器上，用戶可以這個飛行器上來寫程序，通過這個程序來執行任務。
這個飛行器的性能對於飛過飛行器的人來說就並不陌生了，因為他的續航時間和軸距都是非常規的。這一張圖上就非常好的展示了上下層是怎麼樣實現的？底下的部分就是我們的飛行器，上面這一塊綠色的板是韓國公司生產的開發版，他的性能和手機的性能差不多，這個開發板上用戶就可以寫程序一樣在上面寫程序來讀取飛行器的飛行狀態，同時飛行器在空中飛行的時候可以通過這個開發版去發出指令，從一個坐標飛另外一個坐標在這個過程之中執行任務，這樣的架構也大大的方便了很多沒有飛行器背景的軟體開發者去開發無人機的應用。
我想要探討的下一個話題就是在大家了解到我們的飛行器之後，在座的也想要通過大疆的飛行器在這個的東西下來開發下一個問題就是我們需要開發？大疆在過去的幾年拓展和探索之中，基本上發現以下的幾種非常重要的，就是基於計算機視覺和計算機導航的系統。我們是這樣看自己的，DJI是機器人公司而不是飛行公司，雖然我們會把自己的產品稱之為飛行器，但是一般的公司我們知道大型的客機、直升機、軍用的無人機，這些東西都很困難讓普通的老百姓用起來。我在這個PPT上所放的圖像就是用戶在用DJI的產品在生活之中所用的事情，比如說婚禮的拍攝、和家人一起去玩也會拿我們的飛機在空中做自拍，這些東西都讓我們去思考，我們怎麼樣去探索無人機的技術和機器人的技術，讓我們的產品能夠更廣闊的進入到千家萬戶所以我們就要從計算機的角度去思考。
圖片上所展示的場景，我們想要讓飛行器和人們一般的生活結合在一起，我們就在想，在這樣的場景之中我們要讓飛行器做什麼？如果說我們在室內的環境，比如說像現在這樣的會場，我們的飛行器可以在空中飛這是非常好的一個拍攝和轉播的視覺，我們去舉辦一些其他的活動，比如說婚禮、剪彩儀式等，都可以利用飛行器來做拍攝，在這些場景中都會碰到一個非常重要的問題，也就是我這裡列出來的我們第一個要攻破的數據就是無GPS環境下的速度、位置測量技術，我不知道在座有多少人對機器人了解，現在國際上比較前沿的研究方法就是無GPS環境下的速度、位置測量技術，就是有visual adometry mlam，我們也希望飛行器上不僅僅有GPS和相機，還有很多的傳感器。所以我們就涉及到多傳感器測量數據的融融合。在掌握這些測量之後，我們對飛行器有一個要求就是在充滿障礙的空間裡來進行躲避和自己的路徑的規劃，這些技術對於國際上比較領先的機器人研究者講他們都是從軟體的角度來思考這些問題的，所以也會讓我們想，當我們去探索這些技術的時候，我們就需要一個平臺，那麼這個平臺就是我剛才所介紹的MS100。
我們會相信，總結來講，剛才的那幾個技術點總結起來就是這4個技術點，首先我們需要讓飛行器準確的知道自己在空間中的速度，準確的知道自己在空間中位置，有這2個信息之後可以在空中躲開障礙物，在躲開障礙物的基礎上，飛行器可以進行路徑規劃這個技術路線圖是我們在大疆公司內部提出來的，我們也樂於把這樣的路線圖分享其他對無人機技術感興趣的朋友，因為這些技術是無人機開發者需要去了解和攻克的技術難關。為了幫助開發者更好的去探索這些無人技術，除了M100至外，我們還開發了視覺傳感器導航系統，叫做guidance系統，在這個圖上它的尺寸是這樣的一個模塊，它的上面有一個超聲波傳感器，這個東西就可以幫助開發者去通過計算機視覺技術去重建某一個信息，通過超聲波去探測舉例。
這一張圖就更好的展示了我們的guidance 系統在m100上安裝在什麼位置，在這一張PPT上也展示出了傳感器上所處的位置和各自都是做什麼的最後我可以通過一些視頻把這裡介紹到的guidance 的性能給大家介紹一下。
第一個視頻就是說，這個視頻之中所展現的問題是我們為什麼要用計算機的技術來實現飛行器的速度的定位和定位，這個圖片是基於視覺傳感飛行器在空中懸停時的表現。因為GPS的信號有比較強的幹擾和比較大的位置的誤差，所以你看到一個是通過GPS的系統，GPS的系統可以在比較大的範圍內來操作，但是視覺的系統，你是看不出移動的，因為視覺系統可以給我們更多的環境的信息和更準確的速度的測量。
第二個視頻，這裡展示的是我們這裡的一家飛行器在自然的環境之中飛行和採集數據，我們進行地圖重建的過程。這個過程是一個計算量非常大，其計算機領域比較前沿的技術，就是離線地圖重建，這個是我剛才提到的，我們在實現的工作就是通過飛行器在飛行的過程之中採集一個環境的各種圖像和超聲波的信息然後生成地圖，這個地圖是用點雲來實現的。為了處理點雲信息我們就需要使用非常多的算法和數據處理方面的知識。
當我們把這樣的系統進行優化之後就可以做到實時。這個是我們最近的工作這一塊是實時實現的，你可以想像一下這個工具是怎麼樣的？我們可能有一個傳感器的模塊，我們把這個傳感器拿到手上的時候，你可以一邊走就可以看到自己位置的變化，在這個過程之中會把人行道旁邊森林的距離呈現出來，這樣的數據就可以讓飛行器在飛行的過程之中理解環境，而且時時刻刻知道自己在環境之中所處的地位。
另外一個非常重要的就是障礙躲避的功能，這個視頻就展示了我們guidance 障礙躲避的功能，因為這個是我們在室內去實現的，所以我們還是用了一些安全措施，我們的兩個同事是拿著箱子去推的，這個視頻已經是我們幾個月前的技術，現在我們已經可以實現比這個視頻裡所展示的更好的性能。
關於這個視頻，我就想要說另外一點，在去年就有一些別的無人機公司，是做了類似的技，類似的一些產品，他們通過眾籌和其他的方式去獲得一些知識，公眾看到這些技術之後就覺得的有趣，實際上大疆公司也在做這些東西，只不過我們不想要很快把這些技術就轉化成產品，實際上來說，這些技術涉及到飛行安全和涉及到出現了故障就會道導致參與操作的人會出現安全的問題。所以我們就會想把這樣的技術，通過guidance 和M100的形式展現出來，而不是直接的集成到我們的產品裡，我們也是希望通過開發者的力量來幫助我們計劃和改進這些，通過也需要通過開源的環境來促進行業的發展。關於這一點我之後也會介紹。
那麼就說到我們有這樣的一個平臺，有了這樣的一個傳感器系統，大疆公司已經探索了一些技術，這些技術已經有部分被開放了出去我們是以什麼樣的形式把這樣的內容開發給開發者的呢？就是通過我們的sdk，這個東西是這樣的，這個圖上是我們M100架構，大家在這上面可以看到飛行器的模塊，中間是飛控，飛控之間和相機和雲臺相連，這就構成了小的航拍的系統，上半部分是遙控器和DJI，大家都直到現在的產品，可以通過遙控器來接一個APP，APP上可以通過遙控器來獲得飛機和相機傳回來的數據和圖像。在M100的數據上，我們就把這個飛行器航班進行了擴展，就是下面的這一部分，就是我剛才到的上層計算雲臺。它是一個什麼東西呢？它是一個非常好的板載，這個基於DJI的manifold的開發平臺，這個上面有tegraK1和linux還有ros。這個小的平臺可以和M100飛行器進行深度的結合。首先就是在硬體上有直接的連接，可以通過OPI來控制飛行器，還可以直接的去連接DI的相機，獲得相機的圖像來幫助開發者構造這樣的一個相機和處理單元的開發平臺。
回頭來看系統架構，讓軟體開發者獲得了這樣的飛行器之後，可以通過非常常用的開發語言去編寫程序來控制DJI的飛行器。拿到這樣的系統之後就為飛行器進入到更廣闊的行業應用提供了更大的可能性。我們把這個部分在單獨的抽出來這就是DJI飛控和DJImanifold 有一個鏈路，就是onboardapi，我們對飛行器的控制就是控制它的姿態，這個就會對應加速度，我們有了對位置的設置之後，我們就要控制飛行的移動，比如說我可以寫一個程序在Djimanifold 上，飛機非上來之後可以讓飛行器進行飛行，飛行器就可以執行這個操作的過程。這個代碼以及實行的邏輯我們都有開源的工具和代碼來幫助大家來了解。
在這個情況下，任何一個不懂飛行控制的開發者就不需要去管飛行器具體是怎麼樣執行飛到某一個GPS的工作，這個就是通過我們manifold 100的控制器來實現的，這樣的系統就非常的方便沒有無人機背景的開發者去了解和使用我們的飛行器。
這裡就是進一步的把我剛才所說的東西進行了總結，就是我們的飛行器可以通過onboardapi 來進行控制，可以自動的起飛、降落、姿態、速度、位置的控制。還可以幫助飛行者在飛行的過程進行檢測和任務的調度，這些東西就不細說了。
另外對於飛機來說非常重要的一點就是經常有用戶找到我說我們對飛行器和在上面開發應用非常的感興趣，但是開發把這個非常弄壞了，我們就開發了一款模擬器，這個模擬器是硬體仿真的，本質上來說我們要把飛行器接在電腦上打開電源就可以在虛擬的環境裡執行動作和模擬，用戶就可以通過這樣的邏輯來看到用戶是怎麼樣走出歸集和得到飛行數據的，這樣的模擬器就可以幫助用戶來調式系統。比如說在農業裡利用我們的飛行器來探測範圍的技術，比如說在多大的距離裡讓飛機裡飛行出一個路線，我們有了這個模擬器，用戶在模擬的環境之中，就可以看到飛行器是否能夠把這個路線飛出來。我們現在也在把這個模擬器進行進一步的優化和升級，大家看到這個模擬器的時候就會覺得非常的醜，為了讓我們的飛機在更多的環境之中來使用，我們就需要用真實的環境來進行導入的，比如說地圖數據和三維模型的導入，這些都是很多軟體上面的需求，甚至這個模擬器的開發就類似遊戲的開發，如果有朋友關注我們大疆公司最近的網站的話，也會看到我們也在招一些遊戲方面的人才，實際上這主要就是為了優化這個系統。
最後就是圍繞這一款飛行器我們也有自己非常成熟的開發者社區，我們有一個開源的代碼庫，有100多個朋友關注了這個數量和很多jave比是比較少的但是對於無人機來講，我們的軟體化和開源社區來講，我們已經是做得比較好的，大家有興趣就到這個網站上去看在這個網站上有比較完整的文檔幫助大家去了解，文檔之中有包括對飛行器基本的入門的介紹我們會介紹飛行器的原理是怎麼樣的？這樣就能夠幫助大家去了解飛行器的特性。
最後我想要跟大家介紹的內容就是，現在已經利用manifold 100和飛行器去實現的案例。我們的manifold 100是在1年前上線的，在全球的範圍已經積累了2萬名開發者，我們有大約30、40個非常成熟的，而且非常進行商業化的應用案例。在這裡我做一個簡單的介紹，但是因為保密的原因我不能夠透露公司的內容和具體的項目，但是各位朋友可以通過這裡PPT的介紹略知 一二。
首先我想要講的就是manifold 100在學術研究之中的內容，這個視頻展示的是比較先進的內容，飛行器在一個比較接近自然的環境中，我們看到很多的障礙物，在這個環境中可以通過相機去感知這個環境中有多少的路子，實時的來規劃估計，在空間來進行飛行，這個工作是我們和我們的一個合作的大學的教授來實現的，這個教授，他和他的學生一開始他的學生也不了解怎麼樣用飛行器來做學術研究，一開始大家在做的就是放在地面上的機器人，但是我們就通過我們的開發者社區來告訴教授和學生來進行研究。他們用了1個月的時間就把左邊的障礙的躲避和算法一直到我們的飛行器上，這個已經取得了非常好的效果這個會發表在一個比較頂級的飛行器上。
我們在做這個平臺的時候，也參考了現在很多的機器人比賽的需求這個圖片上展示的就是剛剛結束的國際空中機器人大賽，這個是108號在北航舉辦的一個比賽，這個比賽是歷史上悠久的比賽有20多年的歷史，是由美國的一個教授提出的比賽這個比賽的任務就是說，這個比賽主辦方提出一個高於現在世界的一個技術水平的任務，然後讓大學已經各個工業界的參賽隊來完成這個任務，我們現在實現的是第七代任務了，這個任務在過去幾年有和世界知名的高校來解決了這個的前幾代的任務，這個任務有一個亞太區的比賽，使得中國能夠來參加這個活動。在2013年的時候清華大學用德國的一個系統解決這個任務，之後我們大疆公司就設計manifold 100的飛行器，在設計的時候也結合到無人跡導航的需求，所以這個飛行器就非常的適合參加這樣比較，在剛剛結束的亞太賽區的比賽之中，香港科技大學和哈爾濱工業大學都使用了我們飛行器在這個比賽之中都得到了比較好的成績這個比賽的任務還是沒有被完全解決的，但是我們很樂觀的相信在未來的1、2年裡，有更多的隊伍會利用我們大疆的飛行器，而且用我們大疆的產品去實現這樣的一個歷史上影響比較深遠的比賽。
說完學術和機器人比賽，接下來就是行業應用的案例，這些東西已經是我們在美國，以及在歐洲都有一些客戶，利用我們的飛行器去實現的方案。比如說一個非常常見的場景就是房地產，那麼我去勘察這個地方的時候希望給這個環境建一個三維的地圖我們就可以讓飛行器飛到上方去採集圖片來進行三維的重建，客戶就通過DJI的系統和模塊和船板的建模和圖像拼接的伺服器來實現了實時的系統，這個系統就能夠實現拍攝，指揮這個任務的工作人員就可以在在另外的平臺上就可以看到環境拼接的結果。這個任務可以幫助一家座落在美國的公司，它可以派出探測隊去世界各國來進行探索，通過探索發會到中央的伺服器上。在這個應用的場景裡，一大部分的工作就是關鍵開發的東西，這個過程之中挑戰，比如說數據、圖像處理、網絡等所存在的問題都是在座的人需要去解決的問題。所以我們的無人機的系統就可以和這樣的技術結合起來。
另外更加自主的任務，比如說電力巡線，和物體識別，我們就可以讓飛行器帶著我們的系統來進行讀取數據。現在行業上的大客戶已經用我們的飛行器來實行行業的應用之外，在校的學生也可以利用我們的系統來實現類似的東西我並沒有放到PPT也是在今年初我們有一個面向高校的大賽，有一個美國的代表隊，用到我們的系統做了一個非常不錯的系統。我們就感覺到，我們的東西可以幫助人做一些有意義的話題。
我今天的演講就是這樣的，如果我把我演講的東西做一個總結的話，我首先要強調的多旋翼飛行器是一個機器人，無人機的應用是剛剛開始的階段，基礎技術和新技術都需要儘可能的發展，DJI提供開放的平臺，來幫助對無人機行業運用有興趣的開發者來探索這些技術基礎和做這些比較有意義的行業應用。
最後我還想要跟大家分享一個我個人對未來的願景，如果說我們看歷史上一些比較重要的發明，比如說電話、網際網路，電話是在1870年被創造出來的，在1990年的時候人們製造出了交換器，這樣的話電話就從點對點通訊變成點對多的通訊，網際網路和電腦是1970年被發明出來，路由器是在1990年左右，那個時候我們有了網際網路有了我們現在一切網絡的技術，對於飛行器，同樣的這種東西是大約在2010年左右我們有了多旋翼飛行器，然後會產生什麼？這個就是一個非常讓人激動、非常讓人充滿幻想的未來。所以我今天的演講就是這麼多，謝謝大家。
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