近幾年,隨著技術的進步與成熟,無人機民用化的持續加速,無人機越來越多的被應用于各個場景中,航拍、勘察、安檢、快遞等。而價格的下降,讓更多普通消費者能夠接觸到之前看起來高大上的無人機,然而面對復雜的場景和成本控制的要求,越來越多的技術制肘被暴漏出來,如:續航、避障。由于民用無人機基本都是電力驅動,因此目前制約無人機續航的大關鍵因素就是電池技術。目前雖然有大量電池新技術,但大部分要么是小改進,要么就是尚不成熟。至于避障,雖然目前也尚無殺手級技術,但已經呈現出百花齊放的狀態,令人鼓舞。
工釆網小編認為在無人機商業化使用越來越頻繁的今天,避障技術如有突破,無疑將為無人機更大規模的商用創造必要條件。反觀近年來無人機市場飛速增長,避障技術作為增加無人機安全飛行的保障也隨著技術的發展日新月異。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,下面工釆網小編具體說說超聲波傳感器在無人機中的避障作用。
避障功能作為近年來無人機產品的大趨勢,帶來的直接的好處就是,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。
但是避障功能從構思到實現,走的每一步幾乎都便隨著無數的難題。僅僅是寫出有效的視覺識別或者地圖重構的算法還只是第一步,能讓它在無人機這樣一個計算能力和功耗都有限制的平臺上流暢穩定的跑起來,才是真正困難的地方。
往往無人機避障的實現是通過將探測所得結果數據導入到自身避障模塊,經過計算機的運算,得出避障飛行的指令。在避障模塊相同的情況下,得到的信息就對避障效果起到了決定性的影響。那么超聲波傳感器在無人機避障中是如何實現避障的呢?
超聲波避障傳感器工作原理:
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。一個比較形象的比喻就是蝙蝠。這種飛行類哺乳動物,通過口腔中喉部的特殊構造來發出超聲波,當超聲波遇到獵物或者障礙的時候就會反射回來,蝙蝠可以用特殊的聽覺系統來接收反射回來的信號,從而探測目標的距離,確定飛行路線。超聲波是簡單的測距系統,絕大部分生活中遇到的測距系統都是使用的這種技術,常見的就是汽車的倒車雷達。在無人機上加裝定向的超聲波發射和接收器,然后將其接入飛控系統即可。
但是,超聲波在無人機避障系統的應用中也有比較明顯的干擾問題。雖然超聲波避障系統不會受到光線、粉塵、煙霧,但在部分場景下也會受到聲波的干擾。
其次,如果物體表面反射超聲波的能力不足,避障系統的有效距離就會降低,安全隱患會顯著提高。一般來說,超聲波的有效距離是5米,對應的反射物體材質是水泥地板,如果材質不是平面光滑的固體物,比如說地毯,那么超聲波的反射和接收就會出問題。
對于無人機來說,這種超聲波系統應該放在多個方向,比如放在前后左右四個方向,可以在懸停和飛行的時候對周圍保持監控;而放在機身下方和上方,則可以在起飛、下降以及降落的時候避免速度太快碰到障礙物或者地面。
往往人們總喜歡拿超聲波于紅外線做對比,那是由于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。
綜上所訴關于無人機避障技術的實現工釆網小編推薦MaxBotix 無人機超聲波傳感器 - MB7052:無人機超聲波傳感器MB7052是一款擁有IP67防護安全等級的超聲波傳感器,可以防護灰塵吸入,可以短暫浸泡。PVC材料封裝,具有一定的抗腐蝕能力。在存在雜波干擾的戶外環境中,能良好地去除雜波檢測得到大目標的距離信息。傳感器的的分辨率可達1cm,可測距離長達7.65米。因此它是一款適用于戶外環境的低功耗產品,例如無人機系統。同時,它在電池供電的物聯網智能設備領域中也得到了廣泛的應用。此外還被廣泛應用于自動導航、帶聲學和電氣噪聲的環境、料位測量、槽準位測量、UAV無人機等領域。
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