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為什麽無人機編程在前視避障先選擇了雙目視覺呢

2019-08-09

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。那為什麽前視避障先選擇了雙目視覺呢?這就要從各個技術的原理說起了。

紅外避障:

紅外線的應用蝴蝶直播平台並不陌生: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」。紅外感應器包含紅外發射器與CCD檢測器,紅外線發射器會發射紅外線,紅外線在物體上會發生反射,反射的光線被CCD檢測器接收之後,由於物體的距離D不同,反射角度也會不同,不同的反射角度會產生不同的偏移值L,知道了這些數據再經過計算,就能得出物體的距離了,如下圖所示。

超聲波避障:

超聲波其實就是聲波的一種,因為頻率高於20kHz,所以人耳聽不見,並且指向性更強。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,所以隻需要知道發射到接收的時間差,就能輕鬆計算出測量距離,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,如下圖所示。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,由於需要主動發射聲波,所以對於太遠的障礙物,精度也會隨著聲波的衰減而降低,此外,對於海綿等吸收聲波的物體或者在大風幹擾的情況下,超聲波將無法工作。

激光避障:

激光避障與紅外線類似,也是發射激光然後接收。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,也有類似於超聲波的時間差+速度。但無論是哪種方式,激光避障的精度、反饋速度、抗幹擾能力和有效範圍都要明顯優於紅外和超聲波。但這裏注意,不管是超聲波還是紅外、亦或是這裏的激光測距,都隻是一維傳感器,隻能給出一個距離值,並不能完成對現實三維世界的感知。當然,由於激光的波束極窄,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,多用於自動駕駛車輛上,但由於其體積龐大,價格昂貴,故不太適用於無人機。

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