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    智能自動化飛行 無人機避障技術介紹

    發布:zdhkgy 瀏覽:668次

      無人機在飛行過程中,通過其傳感器收集周邊環境的信息,測量距離從而做出相對應的動作指令,從而達到「避障」的作用。目前,無人機的避障技術中最為常見的是紅外線傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器以及視覺傳感器。

      紅外避障:紅外線的應用我們并不陌生:從電視、空調的遙控器,到酒店的自動門,都是利用的紅外線的感應原理。而具體到無人機避障上的應用,紅外線避障的常見實現方式就是「三角測量原理」。

      超聲波避障:超聲波其實就是聲波的一種,因為頻率高于20kHz,所以人耳聽不見,并且指向性更強。

      超聲波測距的原理比紅外線更加簡單,因為聲波遇到障礙物會反射,而聲波的速度已知,所以只需要知道發射到接收的時間差,就能輕松計算出測量距離,再結合發射器和接收器的距離,就能算出障礙物的實際距離。

      超聲波測距相比紅外測距,價格更加便宜,相應的感應速度和精度也遜色一些。同樣,由于需要主動發射聲波,所以對于太遠的障礙物,精度也會隨著聲波的衰減而降低,此外,對于海綿等吸收聲波的物體或者在大風干擾的情況下,超聲波將無法工作。

      激光避障:激光避障與紅外線類似,也是發射激光然后接收。不過激光傳感器的測量方式很多樣,有類似紅外的三角測量,也有類似于超聲波的時間差+速度。

      但無論是哪種方式,激光避障的精度、反饋速度、抗干擾能力和有效范圍都要明顯優于紅外和超聲波。

      不管是超聲波還是紅外、亦或是這里的激光測距,都只是一維傳感器,只能給出一個距離值,并不能完成對現實三維世界的感知。當然,由于激光的波束極窄,可以同時使用多束激光組成陣列雷達,近年來此技術逐漸成熟,多用于自動駕駛車輛上,但由于其體積龐大,價格昂貴,故不太適用于無人機。

      視覺避障:解決機器人如何“看”的問題,也就是大家常聽到的計算機視覺(Computer Vision)。其基礎在于如何能夠從二維的圖像中獲取三維信息,從而了解我們身處的這個三維世界。

      雙目立體視覺猶如3D電影,能夠直接給人帶來強烈的空間臨場感。類比機器視覺,從單個攝像頭升級到兩個攝像頭,即立體視覺(Stereo Vision)能夠直接提供第三個維度的信息,即景深(depth),能夠更為簡單的獲取到三維信息。雙目視覺最常見的例子就是我們的雙眼:我們之所以能夠準確的拿起面前的杯子、判斷汽車的遠近,都是因為雙眼的雙目立體視覺,而3D電影、VR眼鏡的發明,也都是雙目視覺的應用。

      雙目視覺的基本原理是利用兩個平行的攝像頭進行拍攝,然后根據兩幅圖像之間的差異(視差),利用一系列復雜的算法計算出特定點的距離,當數據足夠時還能生成深度圖。

      「避障功能」作為近年來無人機產品的大趨勢,帶來的最直接的好處就是,以往一些人為疏忽造成的撞擊,現在都能經由避障功能去避免,既保障了無人機飛行安全的同時,也避免了對周圍人員財產的損害,讓飛無人機的門檻進一步得到了降低。


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