目前市面上主流的无(wú)人(rén)机避障系统主要有(yǒu)三种,分别是超声波、TOF,以及相对更复杂(zá)的由多种测距方(fāng)法(fǎ)和视觉(jiào)图像处理(lǐ)组成的复合型方法。
超(chāo)声波(bō)
一(yī)个比较(jiào)形象的比喻(yù)就是蝙蝠(fú)。这种飞行类哺乳动物,通过口腔中喉部的特殊构造(zào)来(lái)发出超声波(bō),当超声波遇到(dào)猎物或者障碍的时(shí)候(hòu)就会反射回来(lái),蝙(biān)蝠可以用特殊(shū)的听觉系统来(lái)接收反射(shè)回来(lái)的信号,从而(ér)探测目标(biāo)的距离,确定飞行路(lù)线(xiàn)。
超声波(bō)是最简单(dān)的测距系统,绝大(dà)部分生(shēng)活中遇到的测距系(xì)统都是使用的这种技术,最(zuì)常(cháng)见的就是汽车的倒车雷达。在(zài)无人机上加装定向的超声波(bō)发射和接(jiē)收器,然后将其接入飞控系统即可。
对于无人机来说,这种超声波系统应该放在多个方(fāng)向(xiàng),比如放在前(qián)后左(zuǒ)右四个方向,可以在(zài)悬停和飞行的时候对周围保持监控;而放在机身下(xià)方和上方(fāng),则可以(yǐ)在起飞、下降以及降落的时候避免速度太快碰到障碍物或者地面。
TOF
TOF是飞行时间(Time of Flight)技术的缩写,即传感器发出经调制的近红外(wài)光,遇物体(tǐ)后反射,传感器通过计算光线发射和反(fǎn)射时间(jiān)差或相位差,来换算被拍摄景物的距离,以产(chǎn)生深度(dù)信息,此外再结(jié)合传统的相机(jī)拍摄,就能(néng)将物体(tǐ)的三维轮廓以(yǐ)不同颜色(sè)代表不同距离的地形图方式呈现出来。
通俗一点讲,就是把前面的超声波换成光。检(jiǎn)测方(fāng)法有两种(zhǒng)一种是光的时间,另一种是(shì)光的相位。但是总的来说,都是把光打出去,然(rán)后(hòu)检测反射(shè)回来的光(guāng),进而判断无人机的周围(wéi)是否有障碍物,距离(lí)几(jǐ)何等(děng)等。
在悬停状态下,TOF系统会一直保(bǎo)持快速(sù)旋转(zhuǎn),每秒钟旋转2-5圈。这是因为,在旋转的过(guò)程中系统就可以完(wán)成对周围(wéi)有效半径内的360°范围进(jìn)行(háng)快速扫描(miáo),从而用较快的速度发现障碍,然后对飞控系统发出调整位置(zhì)的指令,避免对(duì)周(zhōu)围的(de)人或财(cái)物造成伤害;当(dāng)在飞行的过程中(zhōng),TOF系统则会(huì)停止旋转,只把光发射到前进的(de)方向(xiàng)上。固定方向的时候,在室外的(de)有效距离可以增加到8-10米。对于一般无人机来(lái)说,美(měi)妙的飞行距离也就是10米左右,检测(cè)到(dào)障碍物(wù)之(zhī)后1秒的(de)反应时(shí)间,无人机可以用一(yī)个较大的加速度来(lái)停止前进,这就足够(gòu)了(le)。
复(fù)合型、机器视觉避障系统
系统(tǒng)可以(yǐ)在前、后(hòu)、左、右和下,一共5个方向上进行障碍识别,而识别的机制分(fèn)为两个部(bù)分,分比为是超声波和机器视(shì)觉。也(yě)就是说,除了(le)常规的超声波模块(kuài)以外,5个方向上还专门放置了摄像头用于获(huò)取视觉图(tú)像,然(rán)后直接传输到机载(zǎi)的处理器进行计算(suàn)处理。复合型避障系(xì)统可以为更多与物联网有关(guān)的商(shāng)业(yè)化使用(yòng)场景带来帮助,比如停(tíng)车场管理。在室(shì)内(nèi)GPS用于定位基本可(kě)以免谈了,在地下停车场中光(guāng)照(zhào)条件一(yī)般不太好,而超(chāo)声波(bō)与机器视觉加起来,几乎可以在任何照度下对多种(zhǒng)材质进行较好的(de)识别,从(cóng)而(ér)对(duì)无人机(jī)在(zài)地(dì)下停车场封(fēng)闭环境中的飞行(háng)提供(gòng)更(gèng)好的(de)指导(dǎo),识别(bié)的有效范围可以显著提升,准确度往往可以达到厘米(mǐ)级。

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