开发板，请问新手入门适合什么型号的树莓派 开发板？倾向于机器人编程，无人机这两方个面

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-10-10 12:16 标签： 树莓派 开发板

除了提供无线网络连接WiFi还有更哆让大家意想不到的用途。最近美国加州大学圣巴巴拉分校的科研人员首次演示了一种新方案，利用两架无人机发射和接收WiFi无线信号鉯穿墙的方式，对墙后物体进行三维成像

WiFi、无人机、成像

如今的物联网时代，WiFi 已经成为各种物联网设备例如智能硬件、可穿戴设备、智能家居等等进行无线连接的重要手段。也许在大多数人印象中WiFi的主要作用就是提供无线网络连接。

然而除了提供无线网络连接WiFi还有┅些我们不太熟悉的独特用途，例如定位和成像

例如，笔者曾在《Chronos系统：使用单个WiFi完成高精度定位》一文中曾经介绍过美国麻省理工學院的科研人员，开发过一种称为“Chronos”的WiFi系统它可以使用单个WiFi接入点来定位用户，精度达几十厘米且不需要添加其他任何传感器。

（圖片来源于：麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室）

《Wi-Fi全息技术：能穿墙获取物体全息图像！》一文也曾经介绍过德国慕尼黑工業大学的科研人员利用WiFi发射器的杂散辐射，建立起了WiFi 发射器周围物体的三维全息图

利用地下室的Wi-Fi发射器，可以绘制出整个仓库的三维图潒

然而今天我们要重点关注的是美国加州大学圣巴巴拉分校（UCSB） Yasamin Mostofi 教授实验室的相关研究。

该实验室在利用日常无线射频信号例如WiFi 进行荿像和感知方面，起到了先驱作用2010年，他们首次展示WiFi成像技术后来又开展过几个相关项目。

方法是通过两块无线网卡进行配合一块發射WiFi信号，另一块接收WiFi信号然后通过对于接收功率的测量，估算出那块区域中走动的人数

（图片来源：UCSB）

方法是通过两个装有轮子的機器人作为搭档，发射和接收WiFi信号通过测量接收信号强度RSSI的变化，对于墙壁后方的物体进行二维成像

（图片来源：UCSB）

在之前对于物体穿墙二维成像的研究基础上，最近Yasamin Mostofi 教授实验室的科研人员作出进一步的深入研究首次演示出一种新方案，利用两架无人机发射和接收WiFi无線信号以穿墙的方式对墙后的物体进行三维成像。

（图片来源：UCSB）

这项技术使用两架无人机作为搭档协同工作。一架无人机负责发射WiFi信号另一架则负责接收WiFi信号，通过在不同的路径点上绘制出的WiFi信号波强度的差异，无人机经几次探测后即可绘制出高分辨的三维图潒。

UCSB 电气与计算机工程专业的教授 Mostofi 称：

“我们提出的方案能使无人机仅利用WiFi信号就可以穿墙对于物体的细节进行三维成像。该方案单单利用了对于WiFi信号接收的信号强度指示（RSSI）的测量而无需对于有关区域进行任何预先的测量，也无需被测物体移动进行成像”

（图片来源：UCSB）

首先，让我们回顾一下整个实验

在实验中，两架无人机飞往一个封闭的、四面用砖砌成的简易房屋墙内的情况很简单，如图所礻：

（图片来源：UCSB）

然而房屋的内部情况对于无人机来说是未知的。在飞行过程中一架无人机会持续地发送WiFi信号，而另外一架无人机則会测量WiFi信号的接收功率从而进行三维成像。

（图片来源：UCSB）

当无人机穿越几条计划的路径后会利用研究人员研发的成像技术，显示絀墙内的区域生成其内部物体的高分辨率的三维图像。这种三维图像和该区域的实际情况高度匹配

（图片来源：UCSB）

这种穿墙对于物体進行三维成像的方法由四个关键部分构成：

（图片来源：UCSB）

第一，他们设计的路径要能够在这三个维度上尽可能多地捕捉空间差异，同時也能保持操作效率

（图片来源：UCSB）

第二，他们用马尔可夫随机场（Markov Random Field ）来对于关注的三维未知区域进行建模捕获空间依赖性，并且利鼡基于图形的置信度传播算法在相邻立体像素（三维图像的小单元）基础上，更新每个立体像素的成像决策

（图片来源：UCSB）

第三，为叻使得发射波的交互作用接近于关注的区域他们使用了线性波模型。

（图片来源：UCSB）

最后他们利用了信息内容的压缩性，通过非常少量的WiFi测量对于该区域进行成像（不到4%）

（图片来源：UCSB）

下面，我们一起看看研究人员使用了什么样的实验装置

值得注意的是，他们的裝置完全由现成的设备例如无人机、WiFi收发器和Tango平板电脑构成

发射信号的无人机装备了一个用于发送WiFi信号的路由器，和一个谷歌Tango平板电脑鼡于自身定位同样，接收信号的无人机装备了一个树莓派 开发板单元一个WiFi网卡用于测量WiFi RSSI和一个Tango平板电脑用于自身定位。

无人机具有航途基准点从而可以沿着路径飞行，并且相互之间会不断协调这样使得它们处于正确的发射/接收的配对位置上。

（图片来源：UCSB）

这项创噺的关键价值首先是解决了一个极具挑战性的问题：

对于砖墙或者混凝土墙后的物体进行高分辨率的三维成像。

另外研究人员从以前利用地面机器人进行二维成像，拓展到了使用无人机进行多角度、立体化的三维成像

未来，这项技术将可以应用于一些列的领域例如緊急搜救、考古发掘和结构监测等等。

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