Navion：一款用于纳米无人机自主导航的 2mW 全集成实时视觉-惯性里程计加速器
机器人学
2018-09-18 v1
摘要
本文提出 Navion，一款用于视觉-惯性里程计（VIO）的节能型加速器，可赋能微型机器人（如纳米无人机）的自主导航，以及便携设备上的虚拟/增强现实。该芯片利用惯性测量与单目/立体图像来估计无人机的轨迹及环境的三维地图。该估计通过运行基于非线性因子图优化的前沿 VIO 算法获得，该算法需要大型非规则结构存储器与异构计算流。为降低能耗与面积占用，整个 VIO 系统被全集成于芯片上，以消除高成本的片外处理与存储。本工作采用压缩并同时利用结构化和非结构化稀疏性，将片上存储器尺寸缩减 4.1。在严苛面积约束下使用并行化，将吞吐率提升 43%。该芯片采用 65nm CMOS 工艺制造，可实时处理来自 EuRoC 数据集的 752480 立体图像，以每秒 20 帧（fps）的速率仅消耗平均 2mW 功率。在其峰值性能下，Navion 可处理高达 171 fps 的立体图像与高达 52 kHz 的惯性测量，同时平均消耗 24mW。该芯片可配置以最大化精度、吞吐率与能效的权衡，并适应不同环境。据我们所知，这是首款全集成于 ASIC 中的 VIO 系统。
引用
@article{arxiv.1809.05780,
title = {Navion: A 2mW Fully Integrated Real-Time Visual-Inertial Odometry Accelerator for Autonomous Navigation of Nano Drones},
author = {Amr Suleiman and Zhengdong Zhang and Luca Carlone and Sertac Karaman and Vivienne Sze},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.05780},
year = {2018}
}