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无人机的4种常见避障技术介绍

近年来,随着无人机市场的快速增长,作为保障无人机安全飞行的避障技术也随着技术的发展而发生变化。在飞行过程中,无人机通过传感器采集周围环境信息,测量距离并做出相应的动作指令,从而实现“避障”功能。

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目前,红外传感器、超声波传感器、激光传感器和视觉传感器是无人机最常用的避障技术。让我们简单介绍一下这四种避障技术。

红外避障:

我们对红外的应用并不陌生:从电视、空调的遥控到酒店的自动门,我们都采用了红外传感原理。在无人机避障应用中,实现红外避障的常用方法是三角测量原理。

红外传感器包括红外发射器和CCD探测器。红外线发射器会发出红外线,反射到物体上。CCD探测器接收到反射光后,由于物体的距离D不同,反射角也会不同,不同的反射角会产生不同的偏移量L,通过对这些数据的了解和计算,可以得到物体的距离。

超声波避障:

超声波其实是一种声波,因为频率高于20kHz,所以人耳听不见,而且指向性更强。超声波测距原理比红外测距原理简单。因为遇到障碍物时声波会反射,而且声波的速度是已知的,所以只需知道发射和接收之间的时差,就很容易计算出测量距离,然后结合发射端和接收端的距离,计算出障碍物的实际距离。

与红外测距相比,超声波测距成本更低,相应的传感速度和精度也更低。同样,由于有源声发射的需要,对于距离太远的障碍物,随着声波的衰减,精度也会降低。另外,对于海绵等吸收声波的物体或在强风干扰的情况下,超声波将不起作用。

激光避障:

激光避障类似于红外,它也是发射激光然后接收。然而,激光传感器的测量方法很多,如红外三角法、超声波时差+速度法等。

但无论采用何种方式,激光避障的精度、反馈速度、抗干扰能力和有效范围都明显优于红外和超声波。

但需要注意的是,无论是超声波还是红外,还是激光测距,这里都只是一维传感器,只能给出距离值,无法完成对真实三维世界的感知。当然,由于激光束极窄,可以利用多束激光同时形成阵列雷达。近年来,这项技术逐渐成熟,主要应用于自主汽车上,但由于体积庞大、价格昂贵,不适合用于无人机。

视觉回避:

解决机器人如何“看”的问题,即大家庭经常听到的计算机视觉。它是基于如何从二维图像中获取三维信息,从而了解我们生活的三维世界


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