無人機控制就是對無人機各個狀態(tài)的控制（文章“城堡里學(xué)無人機：狀態(tài)視角深入無人機硬件與算法”）。“城堡里學(xué)無人機：如何處理GPS數(shù)據(jù)獲取無人機狀態(tài)信息？”則完整演示了從GPS數(shù)據(jù)到無人機外環(huán)狀態(tài)信息的轉(zhuǎn)換過程。是時候和MR.城堡一起感受一下在實際無人機系統(tǒng)設(shè)計中跟隨功能是如何實現(xiàn)的。
MR.城堡首先需要選擇一款無人機為大家進行實際系統(tǒng)演示，這款產(chǎn)品的硬件架構(gòu)與算法體系都需簡潔實用，具備優(yōu)秀的跟隨性能，操作系統(tǒng)直接、透明。
最終選擇了之前在CES Asia上就很看好的Skye Orbit無人機。在這里也要感謝斯凱智能，雖然正在Kickstarter出貨的緊張階段，依然非常熱情地提供了樣機、場地，斯凱的工程師高效地配合完成了整個實驗。MR.城堡不做廣告，有興趣的同學(xué)可以自己登陸Kickstarter了解。
如何設(shè)計無人機系統(tǒng)實現(xiàn)跟隨功能？
首先需要選擇被控狀態(tài)。咦？無人機的被控狀態(tài)不就是內(nèi)外環(huán)狀態(tài)么，為什么還要進行選擇呢？這體現(xiàn)了無人機系統(tǒng)設(shè)計的靈活之處。跟隨功能屬于相對位置導(dǎo)航，可以選擇控制無人機的絕對位置；也可以選擇控制無人機與跟蹤目標之間的相對位置，意味著可以將兩者間的距離當(dāng)做擴展狀態(tài)進行控制；甚至可以通過絕對位置信息與相對位置信息進行數(shù)據(jù)融合，而融合的方法也是多種多樣。
大家可別小看這選擇上的差異：條條大路通羅馬，條條大路不相同。不同的狀態(tài)選擇，體現(xiàn)了對于跟隨運動的不同理解，與之對應(yīng)的硬件設(shè)計，算法架構(gòu)也可以各不相同。
直接從無人機產(chǎn)品進行觀察最為直觀，與MR.城堡一起來看看Skye Orbit在硬件設(shè)計和算法架構(gòu)上如何實現(xiàn)跟隨功能:
Skye Orbit無人機系統(tǒng)包含一個臂環(huán)Tracker，內(nèi)置GPS。可以看出，Orbit應(yīng)該是實時獲取跟蹤目標的六個外環(huán)狀態(tài)：位置[x,y,z]；速度[u,v,w]。
在APP中可以設(shè)置跟隨距離，因此在不同的設(shè)置中，無人機與目標的期望相對距離是固定值。Orbit可以通過跟隨目標的狀態(tài)信息，以及期望的相對距離計算得到無人機的期望位置狀態(tài)，并與當(dāng)下狀態(tài)進行比較，根據(jù)算法得出修正量。這樣的算法架構(gòu)可以避免將相對距離看做系統(tǒng)狀態(tài)所需要的額外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程。
如此一來不就已經(jīng)實現(xiàn)了跟隨功能么？然而無人機不是一個被信號“牽線”的電子氣球。位置跟隨僅僅是跟隨功能的一部分，還需要在位置跟隨的前提下為用戶采集滿意的圖像、影像數(shù)據(jù)。從此出發(fā)才能算作一個完整的機器人系統(tǒng)，而不只是一個擁有某些功能的高級玩具。
?