無線通信與機器視覺在無人機中的應用

翟先之 鄭燦香 劉華瑞

摘 要：無人機的出現給各領域和行業的發展注入了新鮮的活力，近年來，圍繞無人機展開的技術研究與開發比比皆是，無線通信和機器視覺在無人機中的應用探索就是其中之一。本文對無線通信和機器視覺做了簡單介紹，并分析了兩種技術在無人機中的具體應用。

關鍵詞：無人機;機器視覺;無線通信

隨著科學技術的不斷發展，許多技術開始相互融合從而創造出更多能夠符合不同社會生產和生活需求的新的高新技術產品，無人機技術就是其中之一。無人機技術是人類利用空中資源完成諸多生產和生活任務的重要手段，最初設計成型時，只是簡單的運用遙控技術控制無人機在空中飛行，而隨著無人機應用領域的不斷拓展，許多行業開始根據自身需求將一些其他技術與無人機進行融合，使得無人機能夠輔助人類完成各種遠程航空拍攝、通訊以及檢測任務，并逐漸在農業、環保、運輸、搶險救援、新聞報道等領域發揮出重要作用。近年來，無線通信技術與機器視覺技術的興起，帶給無人機更大的發展空間，如何將這兩種技術融入無人機技術從而使無人機具備更大的實用價值，成為當前許多人探索的重點。

一、無線通信與機器視覺技術概述

（一）無線通信技術

無線通信技術是一種依靠電磁波信號實現空間內信息交換的通信方式，其主要包含運用微波通信和衛星通信兩種。由于無線通信的傳輸距離極遠，且不收運動狀態影響，自誕生以來就得到了廣泛應用。此外，無線通信隨著不斷發展，其傳輸的內容由最初的聲音發展到文字、畫面等等，使得人類信息傳輸更加方便快捷，信息的內容量也逐漸增大，極大的改善了人類的信息交換狀況，并為工業生產、交通運輸、日常通訊等做出了重要貢獻。隨著全球進入信息時代，無線通信技術更是與人們的日常生活息息相關，互聯網、大數據、人工智能等都需要以無線通信技術來取得進一步發展，從而更好的為社會的發展服務。

（二）機器視覺技術

機器視覺技術屬于人工智能技術中的一種，其主要是運用機器模擬人的視覺能力來代替人眼完成一些工作。機器視覺系統主要通過一系列的圖像攝取裝置如CMOS、CCD等將被攝目標轉換成相應的圖像信號，這些信號被傳輸給圖像處理系統后會根據像素、亮度、顏色等情況進行重新編碼轉化成數字信號，而圖像處理系統正是基于對這些信號的特征抽取與判斷來對現場的設備進行控制。由于機器視覺技術的實現是一個相對復雜的過程，其涉及到圖像處理、光學成像、機械工程學、數字視頻技術、模擬技術以及計算機技術等多個學科，在當前的人工智能領域具有極大的發展潛力，且其中的多項技術能夠與各個行業和領域的技術進行有機結合，使得機器視覺的應用前景也十分廣闊。

二、無線通信與機器視覺在無人機中的應用

（一）無線通信在無人機中的應用

無線通信是一項具有雙向信息傳輸的技術，由于其信息傳輸距離不收空間限制，使得其在一些需要遠距離信息接收與控制的項目中具有重要作用。無人機作為一種由人工操控的在空中飛行的機器，在一些情況下會距離陸地或操控中心較遠，傳統的遙控技術已經難以滿足這種超遠距離的無人機控制需求，這時候就需要依靠無線通信技術來對無人機控制技術進行優化升級。首先，無人機的設計過程中可以加入相應的無線通信模塊用來接收無線電波或衛星信號，同時信息接收模塊要與無人機內置操作系統關聯，以便于接收到的信號能夠轉換成相應的指令來指導無人機完成各種工作。其次，在無人機的無線操控過程中需要構建一個小型的中心控制臺，其作用主要是根據人類的操作發出相應的技術信號，這些信號經過無線電波或衛星的傳輸最終被無人機接收，再編譯成相應的指令信息。最后，無人機運行過程中獲取到的各種信息可以再通過無線通信技術反饋給操控臺，從而使無人機的使用者能迅速收集到所需的信息。這種雙向的信息互動極大的提升了無人機的實用性，使得無人機的優勢借助無線通信技術得到充分發揮。

（二）機器視覺技術在無人機中的應用

機器視覺是技術作為一種圖像捕獲與處理技術，與無人機進行結合能夠使人們獲取到更多高空中的圖像信息，這些信息對于生態環境的調查與監測、地質研究、城市規劃和布局、城市交通狀況的掌握都具有重要意義。長期以來，無人機航拍的應用已經十分廣泛，但這種技術只是簡單的將攝像裝備安裝于無人機上來實現空中拍攝，雖然也能獲取到圖像信息，但其缺乏操控性，且不能對圖像信息進行實時傳輸，導致大量有用信息擦肩而過。而機器視覺技術可以通過構建起一套圖像處理系統連接無人機與操控裝置，并將圖像傳感設備安裝于無人機上以實現圖像信息的實時接收與處理。但在此過程中，也需要運用到無線通信技術，即無人機獲取的圖像信息經圖像處理系統轉化成數字信號后由無線通信系統傳輸至遠處的操控設備，操作設備在接收到數字信號后再將其轉換回相應的圖像，這樣操作人員就能實時獲取到無人機的視角，而這種具有機器視覺技術的無人機在一定程度上就完成了對人類視覺范圍的拓展，操作人員可以遙控無人機隨時改變飛行軌跡來獲取到所需要的圖像并將有用的信息存儲記錄下來，從而為其他研究提供重要的參考。

三、結語

綜上所述，無線通信技術與機器視覺技術的發展帶給無人機更多的應用空間。作為人類對空間資源利用的重要研究成果，無人機技術的發展和功能的不斷豐富，能夠幫助人們完成各種以往難以完成的工作，因此，加強無線通信、機器視覺以及其他各種技術在無人機中的應用，對于進一步推動社會發展具有重要意義。

參考文獻：

[1]徐曉東.基于GSM/GPRS無線通信網絡的無人機監控系統設計[J].自動化應用，2018（02）：14-16.

[2]邱帥，周思宇，馮俊青.機器視覺技術在植保無人機中的應用[J].科技風，2017（13）：17-18.

作者簡介：翟先之（1998-），男，本科，主要從事機器視覺在無人機中應用技術研究;鄭燦香（1981-），女，碩士，副教授，主要從事無人機無線通信技術研究;劉華瑞（1999-），男，本科，主要從事無人機無線通信技術研究。