測試過程
Karaman團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，其中一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是：讓無人機(jī)在虛擬窗口（大約是無人機(jī)兩倍大?。╋w行，窗口置于虛擬客廳內(nèi)。當(dāng)無人機(jī)在實(shí)際飛行時(shí)，研究人員將客廳場景圖像傳輸給無人機(jī)。研究人員還調(diào)整了導(dǎo)航算法，使無人機(jī)能夠即時(shí)學(xué)習(xí)。
根據(jù)動(dòng)作捕捉攝像機(jī)提供的定位信息，在超過10次飛行中，無人機(jī)以每秒2.3米（5英里/小時(shí)）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(jī)墜毀數(shù)千次，也不會(huì)對開發(fā)成本產(chǎn)生太大影響，因?yàn)樗窃谔摂M環(huán)境中崩潰，與現(xiàn)實(shí)世界并沒有任何實(shí)際接觸。
在最后的測試中，團(tuán)隊(duì)在測試設(shè)施中設(shè)置了一個(gè)真窗口，并打開無人機(jī)的機(jī)載攝像頭，使其能夠看到窗口并應(yīng)對實(shí)際環(huán)境。通過使用研究人員在虛擬系統(tǒng)中的導(dǎo)航算法，無人機(jī)在八次飛行中，成功通過真實(shí)窗口119次，只有六次崩潰或需要人為干預(yù)。
“它在現(xiàn)實(shí)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(jìn)行訓(xùn)練的結(jié)果。我們在虛擬環(huán)境中編寫程序，通過分析錯(cuò)誤幫助無人機(jī)學(xué)習(xí)飛行。”
Karaman表示：虛擬訓(xùn)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(shè)定的場景中訓(xùn)練無人機(jī)。訓(xùn)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(xùn)練快速飛行的無人機(jī)。
實(shí)際上，就無人機(jī)的飛行狀態(tài)上來說，無人機(jī)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(dāng)它的眼睛。無人機(jī)機(jī)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(chǔ)。
“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(jī)飛行，”Karaman說。
該系統(tǒng)還可用于訓(xùn)練無人機(jī)在人們周圍安全飛行。例如，Karaman設(shè)想將訓(xùn)練場分成兩部分，一部分是無人機(jī)在里面飛行，另一部分則是穿著動(dòng)作捕捉服裝的人隨機(jī)走動(dòng)，人們的動(dòng)作會(huì)映射到無人機(jī)的虛擬訓(xùn)練場景中。無人機(jī)將在VR中“看到”人類。由于無人機(jī)實(shí)際是在空地中進(jìn)行訓(xùn)練所以即使它撞到人身上，也不會(huì)造成危害。
目前，這項(xiàng)研究得到了美國海軍研究辦公室，麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室和NVIDIA公司的支持。
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