麻省理工学院的研讨人员们在去年设计了一款微型芯片，专门用于协助微型无人机导航——如今，他们的芯片阅历了一次晋级，不只变得更小，耗能也大幅增加。

  该团队由 MIT 电气工程与计算机迷信（EECS）系助理教授 Vivienne Sze 和航空与航天系助理教授 Sertac Karaman 共同指导。他们从头开端定制了这一枚能耗低、体积小，同时提升了处置速度的芯片。

  这枚新的芯片被取名为“Navion”，仅有 20 平方毫米大小，大约和乐高人偶的足迹差不多大。它耗能仅 24 毫瓦，简直只要普通灯泡耗能的千分之一。

  虽然 Navion 的耗能极小，但它可以处置每秒 171 帧的实时图像，并停止惯性测量，这两种测量都被用于确定其本身在空中的地位。研讨人员说，该芯片可以集成到指甲大小的“微型无人机”中，以协助无人机停止导航，尤其是在全球定位卫星数据不可用的偏僻、无人地带。

  这种芯片也可以被用于需求长工夫导航，但能量存储无限的小型机器人或其它机械设备。

  “我能想象将这种芯片被使用于依托一块电池运转数月的低能量机器人，比方指甲般大小的扑翼飞行器，或许像气候气球那样轻于空气的设备。”麻省理工信息和决策零碎实验室及数据、零碎和社会研讨所的成员 Karaman 说道，“或许想像一下它在医疗设备上的使用场景，比方你吞下了一枚小药片，它可以依托十分小的电池以智能导航，从而不会在你的体内惹起过热。我们正在研发的芯片将会在这些范畴大有作用。”

  灵敏的芯片

  在过来几年里，不少研讨团队都设计制造了仅有手掌大小的微型无人机。迷信家们想象，这样的小型无人机可以四处飞行并拍摄四周环境的照片。完成义务后，无人机可以回到运用者的手掌中，并且很容易被贮存起来。

  不过，一个手掌大小的无人机所能搭载的电池十分无限，并且大局部电能都不得不被用于电机任务。除此之外，仅有十分少的电能被用于其它根本操作，比方导航或形态估量，也就是确定其自身在空中的地位，

  “在传统的机器人技术中，我们会运用一台现成的计算机并在其下面完成（形态估量）算法，由于我们通常不用担忧能量限制。”Karaman 解释道，“但是在每一个需求将低能耗使用小型化的项目中，我们都必需以一种完全不同的方式来考虑编程设计中所面临的应战。”

  在 Sze 和 Karaman 此前的研讨中，他们曾经尝试将算法和硬件结合在他们设计的芯片中，从而试图处理这一成绩。他们的初始设计应用了 FPGA，也就是一种可以依据使用停止配置的商用硬件平台。在这种状况下，芯片可以在 2 瓦特功率下停止本身形态估量，在大型无人机所需的 10-30 瓦特根底上降低了很多。虽然如此，2 瓦特的能耗照旧大于普通微型无人机所能搭载的电池功率——普通的微型无人机电池功率仅有 100 毫瓦左右。

  为了让芯片更小、耗能更少，麻省理工学院的研讨者们决议从头开端设计一款新的芯片，而不是改良现有的设计。Sze 评价说：“这样的话，我们在设计芯片的进程中有了更大的灵敏性。”

  在世界中大展身手

  为了增加芯片的能耗，研讨团队的新设计中尽能够增加了任何给定工夫内芯片中存储的数据量，包括存储的图像与惯性测量数据。新设计也优化了数据在芯片中的途径。

  “我们会紧缩任何需求暂时存储在芯片上的图像，因而它就能少占用一些空间。”Sze 说。Sze 指导的麻省理工学院电子研讨实验室（the Research Laboratory of Electronics）团队也增加了芯片中不用要的操作，例如一些和零相关、后果为零的运算——研讨人员们找到了一种办法，可以跳过任何触及零的计算。Sze 评价说：“这能让我们防止处置和存储这些零，因而我们可以增加少量不用要的存储和计算周期，从而降低芯片尺寸和能耗，并进步芯片的处置速度。”

  经过这一最新的设计，研讨者们将芯片的存储空间从 2MB 降低到了约 0.8MB。研讨者们运用之前在不同环境下（例如任务场所、仓库等）搜集的无人机飞行数据库对新的芯片停止了测试。

  “我们不只让芯片的能耗更少、运算速度更快，我们同时让它可以灵敏地顺应不同环境，从而进一步浪费动力。”Sze 说，“关键在于寻觅‘灵敏’和‘高效’的均衡点。”该芯片还可以重新配置，以支持不同的摄像机和惯性测量单元（IMU）传感器。

  经过测试，研讨者们发现他们能将芯片的能耗从此前的 2 瓦特降低到 24 毫瓦。24 毫瓦能支持芯片处置每秒 171 帧的图像——这一效率比搜集数据库时无人机的效率还要高。

  研讨者们方案让一辆微型赛车搭载芯片，从而停止对这一新设计的展现。他们希望由一个屏幕显示车载摄像头的实时视频，同时显示芯片计算出的空中的地位，以及这项义务的耗能功率。尔后，该团队方案在一架真正的无人机上测试该芯片，并最终在微型无人机上停止测试。

来源：飞机E族，原载地址：http://www.feijizu.com/news/20180625/10059.html欢迎分享本文！