56、动态视觉：感知与运动控制的4-D方法

动态视觉：感知与运动控制的4-D方法

1. 空中载具的视觉导航

在运动感知和控制领域，空中载具与地面载具存在显著差异。地面载具通常具有三个自由度（DOF），而空中载具则拥有完整的6个自由度，这为其轨迹塑造提供了更多可能性。然而，由于空气湍流和风的影响，空中载具面临的扰动环境比道路上的地面载具更为严峻。

1.1 惯性传感的必要性

在这种情况下，惯性传感对于空中载具至关重要。它能提供载具的加速度、角速度等信息，帮助系统更好地理解载具的运动状态。与地面载具不同，空中载具在高空飞行时，缺乏如道路车道这样的视觉导航指引，因此微波和其他电子指引系统应运而生。

1.2 视觉导航的应用

视觉导航允许飞行员或自主飞行器相对于特定地标进行导航。对于固定翼飞机，最典型的任务是朝着准备好的跑道进行着陆进场；对于直升机，则是朝着通常用大写字母“H”标记的小着陆点飞行。与其他电子着陆辅助设备（如仪表着陆系统ILS或微波着陆系统MLS）不同，机器视觉还能检测跑道上的障碍物，确定运动状态，并做出适当的反应。

1.3 低空飞行的优势

在接近地球表面的飞行中，视觉系统还能识别地形、建筑物和电力线等，这使得无人飞行器（包括固定翼和直升机）在低空飞行时的避障成为可能。对于直升机而言，识别地面结构或物体并在干扰下相对于这些物体悬停的能力，将提高其救援和运输性能。

2. 感知运动所需的传感信息

2.1 惯性信息的重要性

惯性信息对于理解高度动态的复杂场景至关重要。在多个移动物体的场景中，如果没有惯性信息，仅依靠视觉有时难以应对强烈扰动的环境。