目前市面(miàn)上主流的无人机避(bì)障系(xì)统(tǒng)主(zhǔ)要有三种,分(fèn)别是超(chāo)声波、TOF,以及相(xiàng)对更复(fù)杂的由多种测距方法和(hé)视(shì)觉图像处理组成的(de)复合型方法。
超声波
一个比较形象的比喻(yù)就是蝙蝠。这种飞(fēi)行类哺乳动物,通(tōng)过口腔中喉部(bù)的特殊构造来(lái)发(fā)出超声波,当超声波遇到(dào)猎物或者障(zhàng)碍的(de)时候就会反射(shè)回来,蝙蝠可以用特殊的听觉系(xì)统来接收反(fǎn)射回来的信号,从而探测目标(biāo)的(de)距(jù)离,确(què)定飞行路(lù)线(xiàn)。
超声波是最简(jiǎn)单的测距系统,绝大部(bù)分生活中(zhōng)遇到的测距系统都(dōu)是使用的这种技术,最常见的(de)就是汽车的倒车雷达。在无人机上加装定向的超声波发射(shè)和接收器,然(rán)后将其接入飞控系统(tǒng)即可。
对于无人机来(lái)说,这种超声波系统应该放在多个方向(xiàng),比如(rú)放在(zài)前(qián)后左右四个方向,可(kě)以在悬停和飞行的时候对周围保持监控;而放在(zài)机身下方和上方(fāng),则可以在起飞、下降以及降(jiàng)落的(de)时候避免速度太快碰到障碍(ài)物或者地面(miàn)。
TOF
TOF是飞行(háng)时间(Time of Flight)技术的(de)缩写,即传感器发出经调制的近红(hóng)外光(guāng),遇物体后反射,传(chuán)感器通(tōng)过计算光线发(fā)射(shè)和反射时间差(chà)或相位差,来换算被拍摄(shè)景物的距离,以产生深度(dù)信息(xī),此外再结合(hé)传统的相机拍摄(shè),就能将(jiāng)物体的三维轮廓以不同颜色代(dài)表不同距离的地(dì)形图方式呈(chéng)现出来。
通俗一点讲,就是把前面(miàn)的(de)超(chāo)声波(bō)换成光。检测方法有两种一种是光的时间,另(lìng)一(yī)种是光的相(xiàng)位。但是总的来说,都是(shì)把光(guāng)打出去(qù),然后检测反射回(huí)来的光,进而判(pàn)断(duàn)无(wú)人机的(de)周围是(shì)否有(yǒu)障碍物,距(jù)离几何(hé)等(děng)等。
在悬停(tíng)状(zhuàng)态下,TOF系统(tǒng)会(huì)一直保(bǎo)持(chí)快速旋转,每秒钟旋转2-5圈。这是因为,在旋转的过程中系统就可以完成对周围有效半径内的360°范围进行快速扫描,从而用较快(kuài)的(de)速度发现障碍,然后对飞(fēi)控系统发(fā)出调整位置(zhì)的指(zhǐ)令,避(bì)免对周围的(de)人或财物造成伤(shāng)害(hài);当在飞行的过程中,TOF系统则会停止旋转,只把光发射到前进的方(fāng)向上。固定方向的时候,在室外(wài)的有效距离可以增加到8-10米。对于一般无人(rén)机来说,美妙的(de)飞行(háng)距离也就是10米左右,检(jiǎn)测到障碍物之后(hòu)1秒的反应时间,无人机可以用一个较大的加速(sù)度来(lái)停止前(qián)进(jìn),这就足够了。
复(fù)合型、机器视觉避障系统
系统可(kě)以(yǐ)在前、后(hòu)、左、右和下,一共5个方向上进行障碍识别(bié),而识别的(de)机制分为(wéi)两个部分,分比(bǐ)为是超声波和机器视觉。也就是说(shuō),除了常规的超声波模块以外(wài),5个方向上还专门(mén)放(fàng)置了摄像头用于获取视觉(jiào)图像,然(rán)后直接传(chuán)输(shū)到机载(zǎi)的处(chù)理(lǐ)器(qì)进行计算处理。复合型避(bì)障系统可以为更多(duō)与物(wù)联网有关(guān)的商业化使用(yòng)场(chǎng)景带来(lái)帮助,比如(rú)停(tíng)车场(chǎng)管(guǎn)理。在室内GPS用于定位(wèi)基(jī)本可以免谈了,在地下停车场中光(guāng)照条件一般不太好,而超声波与机器视觉加起来,几乎可以在任何照(zhào)度下对(duì)多种材(cái)质进(jìn)行较好的识别(bié),从(cóng)而对无人机(jī)在(zài)地下停车(chē)场封闭(bì)环境中的飞行提供更好的(de)指导(dǎo),识(shí)别的有效(xiào)范围可以显著提升,准(zhǔn)确度往往可以达到厘米级(jí)。

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