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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在无人机蜂群中的协同感知与避障.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在无人机蜂群中的协同感知与避障
摘要
无人机蜂群需要在复杂的动态环境中实时感知周围环境，与相邻无人机共享信息，协同完成避障和编队飞行。每架无人机的计算资源极为有限（电池容量小、处理器算力低），且通信带宽受限，无法将所有感知数据上传到地面站处理。本文针对无人机蜂群的协同感知需求，设计了一种面向存算一体芯片的无人机边缘计算方案，通过存算一体阵列实现实时避障、目标跟踪和协同定位，单机功耗仅为1W，避障延迟低至3ms，支持10架无人机在100m×100m区域内的协同飞行。
一、无人机蜂群的计算需求
1.1 实时避障
无人机在高速飞行时需要在毫秒级时间内检测前方的障碍物，规划避障路径。障碍物检测通常使用双目视觉或激光雷达，通过神经网络检测障碍物位置，计算量约为1-5GOPS/帧。在10m/s的飞行速度下，每延迟10ms，无人机会多飞行0.1米，因此避障延迟必须控制在5ms以内。
1.2 协同感知
无人机蜂群中的每架无人机只能感知周围有限区域，需要与相邻无人机共享感知信息，构建全局环境地图。协同感知的核心是数据融合——将多架无人机的感知数据融合为统一的全局地图。数据融合的通信需求为每架无人机每帧1-10MB，在带宽有限的无人机间通信链路中需进行压缩。
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