随着无人机技术发展,人们对无人机的关注度越来越高。以其便捷的使用方式和强大的功能,成为一款多用途的科技产品。与此同时,无人机的安全性问题也成为人们关注的重点。各大无人机厂商也开始将“避障系统”(Obstacle Avoidance)当做产品重点来提。
目前市面上主流的无人机避障系统主要有三种:超声波、TOF和多种测距方法和视觉图像处理结合的方法。
超声波
超声波是最简单的测距系统,绝大部分生活中遇到的测距系统都是使用的这种技术,最常见的就是汽车的倒车雷达。在无人机上加装定向的超声波发射和接收器,然后将其接入飞控系统即可。
但是超声波系统在应用中容易受到干扰。不同物体表面接受或反射物体表面超声波的能力也有所不同,从而影响避障系统的有效距离。比如水泥地板的有效距离是5米,其他粗糙的物体表面的有效距离就大大降低。
TOF
TOF是利用类似超声波声呐技术,通过发射特定波长光束(以避开太阳光的干扰),记录光线反射回来的时间和波长差,就可以计算出附近的障碍物分布情况。TOF系统在悬停状态下以每秒3-5圈的扫描频率对周围进行快速扫描,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向上。
同样,光波系统也容易受到干扰。包括太阳光和城市中各种光污染都给TOF避障系统带来了难题。TOF系统在室内测量的有效距离达到10米,但在室外受到强光干扰的话,只能达到5米左右。
复合型避障系统
该系统除了常规的超声波应用模块以外还增加,还在前、后、左、右、下五个方位放置摄像头以获取视觉图像,然后将数据传输到处理器进行处理,使用立体图像处理算法,即时提供三维位置信息。
尽管这种这种复合型避障系统在应用方面具有一定优势,但由于成本、量产难度等各方面原因目前目前仍然没有官方推出的可用的避障系统。
最近一段时间以来,不断有声音宣布,自家厂商生产的无人机系统已经实现自主避障功能。
Intel 联合 Yunnec(昊翔)的防撞无人机
在CES 2016上,Intel 联合 Yunnec 展示了全新的防撞无人机,其拥有可收缩起落架,配备4K摄像头,内置显示器和控制器,借助英特尔的RealSense摄像头和CPU,这架无人机可以利用防撞技术探测障碍物,并自动绕过障碍物。
这款无人机的避障功能在CES 上出尽风头,但有人指出,演示过程中还借助了光学系统进行辅助控制。无论如何,这款无人机还是符合我们的期待。
美国军用FLA
美国国防部旗下专门负责研发用于军事用途高新科技的 DARPA(国防高级研究计划署)公布了自己 FLA(高速轻型无人驾驶项目)的最新进展。DARPA 在一架大疆风火轮无人机的上面加上了 3DR Pixhawk 自动导航模块。导航模块包括声纳、惯性感应器以及一个高清摄像头。这架无人机能够在识别过道之后以 45 英里(72 公里)的时速通过。同时,也能够自主识别过道中的箱子,然后以较慢的速度绕过箱子前进。
通过官方发布的视频来看,FLA 绕过障碍物前行的时候并不流畅,甚至还出现摔机和撞击的情况,可见其声称的无人机自主避障功能还未成熟。
无人机产业发展至今,许多厂商已经迫不及待将自己最先进的技术展示出来,但是作为消费者来说,更希望看到安全、稳定的无人机产品。自主避障是一个主要突破口。

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