资源简介

(共28张PPT)
第九节
无人机自动跟随
学习目标
认识无人机自动跟随的作用
了解无人机自动跟随的应用
掌握基于二维码自动跟随的编程方法
学习目标
你见过这样的无人机吗？当你向前跑、向后跑的时候，无人机也跟着你向前移动、向后移动，此时的无人机像是有生命一样，十分有趣！
学习目标
这就是具有自动跟随功能的无人机！自动跟随可以说是无人机设备开启智能化大门的第一步，这一技术研究热点也逐渐应用于军事、民用、消费等领域。
新知讲解
无人机自动跟随的作用是让无人机与指定目标保持一定距离并跟随飞行。
无人机自动跟随的作用
图1-9-1 无人机自动跟随飞行
新知讲解
自动跟随功能目前是无人机的技术研究热点，还处于一个不断发展的阶段。已开始逐渐应用于军事、民用、消费等领域。
无人机自动跟随的应用
新知讲解
1.军事领域
在军事侦察方面，边防巡逻时通过无人机自动跟随功能，可对人、动物、车辆等可疑地面运动目标的入侵进行检测，能够解放兵力，保障士兵安全，提高军事侦察能力。
无人机自动跟随的应用
图1-9-2 无人机自动跟随可疑目标
新知讲解
2.民用领域
在安防巡逻方面，通过无人机自动跟随功能对可疑目标进行持续跟踪，可提高巡逻效率。
无人机自动跟随的应用
图1-9-3 无人机自动跟随车辆
新知讲解
3.消费领域
在航空拍摄方面，通过无人机自动跟随功能，可让人们轻松实现固定角度跟拍、环绕跟拍、运动特写等。
无人机自动跟随的应用
图1-9-4 无人机自动跟随运动轨迹
新知讲解
不同的应用场景会采用不同的自动跟随方法。根据目标定位方式的不同，无人机自动跟随的方法主要有基于卫星导航跟随和基于视觉跟随两种。那生活中常见的无人机智能跟拍是使用了哪种自动跟随方法呢？为什么？请借助网络查找相关信息并与同学们分享交流吧！
无人机定位的作用
自主探索
拓展延伸
无人机的智能跟随
GPS跟随模式。
在GPS跟随模式被激活后，无人机将通过自带的GPS模块确定自身位置，并通过使用者的移动设备（例如手机）上的GPS模块确定使用者所处的位置。
拓展延伸
无人机的智能跟随
飞控系统和APP将保证在跟随的过程中，无人机与使用者的相对水平距离保持不变。
与此同时，飞控系统和APP依据无人机与使用者的相对高度调整相机的俯仰角度，保证使用者一直处于画面的同一位置。
拓展延伸
无人机的智能跟随
而在视觉跟随中，要求跟随目标相对周边环境辨识度较高，同时跟随目标需要一直保持在摄像头的捕捉范围内，“找不到目标物”将导致视觉跟随被迫暂时停止。
因此GPS跟随与视觉跟随相比，适用的场景更加广泛。
拓展延伸
无人机的智能跟随
几个典型的场景：
1.无人机与使用者之间暂时出现遮挡物或突然出现的曜光会使跟随目标暂时丢失。
而GPS跟随则基本不受影响。
2.特殊环境下跟随目标难以被视觉识别光线昏暗的夜晚、反光强烈的雪地等场景都会导致此种情况，GPS跟随则均可适用于这些场景。
拓展延伸
无人机的智能跟随
3.对头跟随、侧方跟随等其他跟随角度
在除后方跟随外的其他角度，被摄主体的加速减速动作都更可能使自己暂时跳出画面，导致无人机丢失跟随目标。在GPS跟随模式下，无人机能够自动重新捕捉跟随目标。
新知讲解
基于二维码自动跟随的编程方法
1.基于二维码自动跟随的实现过程
基于二维码自动跟随是基于视觉跟随的实现方式之一。无人机需经过目标识别（检测指定目标）、目标定位（获取目标的位置）、目标跟随（控制自身跟随目标移动）三个过程，才能实现自动跟随功能。
新知讲解
基于二维码自动跟随的编程方法
这就类似于大自然中猎豹追踪羚羊的过程，首先猎豹需要在草原中找出羚羊，然后确定羚羊的方位及大概距离，最后控制自己的脚步跟随着羚羊移动，如图1-9-5、图1-9-6、图1-9-7所示。
图1-9-5 目标识别 图1-9-6 目标定位 图1-9-7 目标跟随
新知讲解
3.基于二维码自动跟随的示例程序
以龙云LY-230无人机为例，将1号二维码放置于距离LY-230无人机130cm的位置上，自动跟随示例程序如图1-9-10所示。
图1-9-9 LY-230无人机及二维码的位置图
基于二维码自动跟随的编程方法
新知讲解
打开LONGING图形化编程软件并运行示例程序，当无人机飞行至1号二维码上方附近区域时，无人机能够自主识别二维码并定位移动到二维码的正上方，此时移动1号二维码，无人机将自主跟随1号二维码移动。
图1-9-10 自动跟随示例程序
基于二维码自动跟随的编程方法
新知讲解
在无人机自动跟随过程中，以较快速度移动二维码，无人机还能一直跟随二维码移动吗？为什么呢？动手试一试，并将你的看法与同学们分享交流吧！
基于二维码自动跟随的编程方法
自主探索
新知讲解
自动跟随示例程序只能让无人机自动跟随20秒就降落了，请同学们修改程序，让无人机能够一直跟随二维码移动直到按下键盘空格键才降落。
基于二维码自动跟随的编程方法
实践与提高
拓展延伸
机器人自动跟随时的目标识别
目标识别可用的技术方案很多，在可视方位内较为流行的方案是采用计算机视觉技术进行识别跟踪，如果是在可视范围之外，可选方案有雷达，GPS等等，具体方案根据需求选择。
如果是水下机器人跟踪水下目标，选用雷达较为合理；如果跟随的是空中的目标，GPS和雷达都可行；如果让机器人跟随的目标是形状特征较为明显的物体，可以采用计算机视觉技术；如果是在实验室跟踪智能小车之类的可以使用无线通信技术，例如使用非常广泛的uwb室内定位。
拓展延伸
其原理如图，三个站分别接收要跟踪的目标发出的信号，计算出目标与各个基站之间的距离，最后就能够确定要识别目标的位置（三个圆的公共交点），值得注意的是，三个基站只能够定位一个平面内的目标，将其原理推广到三维，最少只需四个基站就能够定位出三维空间的目标。
机器人自动跟随时的目标识别
拓展延伸
有些特殊的应用场景往往会使用多种识别技术，比如让无人机自动跟随车辆时，首先是利用GPS定位技术定位目标车辆的坐标，经过导航后无人机飞行到目标车辆的附近，此时无人机搭载的摄像头能够识别到目标车辆后切换到计算机视觉自动跟随目标。
机器人自动跟随时的目标识别
GPS
计算机视觉
拓展延伸
如果路径规划得到的路线不是折线，而是曲线，其本质上是一样的，我们可以将曲线分割成无数份，只要每一份足够小就能够将该小段曲线看成直线。
机器人自动跟随时的目标识别
课堂总结
这节课我们学习了无人机自动跟随的作用以及应用，了解无人机基于二维码自动跟随的编程方法，请大家结合所学知识，大家一起来动手实践吧。
板书设计
无人机自动跟随的作用
无人机自动跟随的应用
基于二维码自动跟随的编程方法

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