目前市面上(shàng)主流的无人机(jī)避障系统主要有三种(zhǒng),分别是超声波、TOF,以及相(xiàng)对更(gèng)复杂(zá)的由多种(zhǒng)测距方法和视觉(jiào)图(tú)像处(chù)理组成的复合(hé)型方法。
超声(shēng)波
一个比较(jiào)形象的比喻就是蝙蝠。这种飞行(háng)类哺乳动(dòng)物,通过口腔中喉部的特殊构造来(lái)发(fā)出超声波,当超声波遇(yù)到猎物或者障碍的时候就会反射回(huí)来,蝙蝠可以用特(tè)殊的听觉系统来(lái)接收(shōu)反射回来的信号,从而探测目(mù)标的距离,确定飞(fēi)行(háng)路(lù)线。
超声波是(shì)最简单的测(cè)距系(xì)统(tǒng),绝大(dà)部(bù)分生活中遇到的测距系统都是使用的这种技术,最常见的就是汽(qì)车的倒车雷达。在无人机上加装定(dìng)向的超声波(bō)发(fā)射和接收器,然后(hòu)将其接入(rù)飞控系统即可。
对于(yú)无人(rén)机来说,这种超声波系统应该放(fàng)在多个方向(xiàng),比如放在前后左右四个方向,可(kě)以(yǐ)在悬(xuán)停和(hé)飞行的时候对周围保持监控;而放(fàng)在(zài)机身下方和上方,则可以在起飞、下降以及降落的时候避免(miǎn)速(sù)度(dù)太(tài)快碰(pèng)到障碍物或者地面。
TOF
TOF是(shì)飞行时(shí)间(jiān)(Time of Flight)技术的缩写,即传感器发出经调制的近红外光,遇物体后反射,传感(gǎn)器通过计算光线发射(shè)和反射时间差或相位差,来换算被拍摄(shè)景(jǐng)物的距离(lí),以产生(shēng)深(shēn)度信息,此(cǐ)外再结合(hé)传统的相机拍(pāi)摄,就能将物体的三维轮廓以不(bú)同颜(yán)色代表不(bú)同距(jù)离(lí)的地形图(tú)方(fāng)式呈现出(chū)来。
通俗一点(diǎn)讲,就是把前面的超声波换(huàn)成光。检(jiǎn)测方法有(yǒu)两种(zhǒng)一种是光的时间(jiān),另一种是光(guāng)的(de)相(xiàng)位。但是(shì)总的来说,都是(shì)把光打(dǎ)出去,然后检(jiǎn)测反射回来的光,进而判断无人机的周围(wéi)是(shì)否有(yǒu)障碍物,距(jù)离(lí)几何等等。
在(zài)悬停状态下,TOF系统会一直保持(chí)快(kuài)速(sù)旋转,每秒钟旋转2-5圈。这是因为,在旋转(zhuǎn)的过程中系统(tǒng)就可以(yǐ)完成对周围(wéi)有(yǒu)效半径内的360°范围进行快速(sù)扫描,从而(ér)用较快的速(sù)度发现障(zhàng)碍,然(rán)后对(duì)飞控系统发出调整位置的(de)指令,避(bì)免对周围的人或财物(wù)造成伤(shāng)害;当在飞行的过程中,TOF系(xì)统则会停止旋(xuán)转,只(zhī)把光发射到前进的方向上(shàng)。固(gù)定方向(xiàng)的时候,在(zài)室外的有(yǒu)效距离(lí)可以增加到8-10米。对于一般无(wú)人(rén)机来说,美妙的飞行(háng)距离(lí)也就是10米(mǐ)左(zuǒ)右,检测到障碍物之后(hòu)1秒的反应时(shí)间(jiān),无人机(jī)可以用一个较大的加速度来停止前进,这就足(zú)够了。
复合型、机器视觉避障系(xì)统
系统可以在前(qián)、后、左、右和下,一共5个方向上(shàng)进(jìn)行障碍识别,而识别的机制分为两个部(bù)分,分比为是(shì)超(chāo)声波(bō)和(hé)机器视觉。也就是(shì)说,除了常规的超声波模块以外,5个方向上还专门放置了摄像头用于获取视觉图像(xiàng),然后直接传输到机载的处理(lǐ)器进行计算处理。复合型避障系(xì)统可以为更(gèng)多与物联网有关的商业化使用场(chǎng)景(jǐng)带来(lái)帮助,比如停(tíng)车场管理。在室内GPS用于定位基本可以免谈了,在地下停车场(chǎng)中光照条(tiáo)件一般不太好,而超声波(bō)与机器视觉加起来(lái),几乎可以在任(rèn)何照度下对(duì)多种材质进行较好的(de)识别,从(cóng)而对无人(rén)机(jī)在地下(xià)停车场封(fēng)闭环境中的飞行提供更好的指导,识别的有效范围可(kě)以(yǐ)显著(zhe)提升,准确度往往可以达到厘米级(jí)。

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