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    为什么无人机编程在前视避障先选择了双目视觉呢

    2019-08-09

    近年来无人机市场飞速增长,避障技术作为增加无人机安全飞行的保障也随着技术的发展日新月异。无人机在飞行过程中,通过其传感器收集周边环境的信息,测量距离从而做出相对应的动作指令,从而达到「避障」的作用。目前,无人机的避障技术中为常见的是红外线传感器、超声波传感器、激光传感器以及视觉传感器。那为什么前视避障先选择了双目视觉呢?这就要从各个技术的原理说起了。

    红外避障:

    红外线的应用我们并不陌生:从电视、空调的遥控器,到酒店的自动门,都是利用的红外线的感应原理。而具体到无人机避障上的应用,红外线避障的常见实现方式就是「三角测量原理」。红外感应器包含红外发射器与CCD检测器,红外线发射器会发射红外线,红外线在物体上会发生反射,反射的光线被CCD检测器接收之后,由于物体的距离D不同,反射角度也会不同,不同的反射角度会产生不同的偏移值L,知道了这些数据再经过计算,就能得出物体的距离了,如下图所示。

    超声波避障:

    超声波其实就是声波的一种,因为频率高于20kHz,所以人耳听不见,并且指向性更强。超声波测距的原理比红外线更加简单,因为声波遇到障碍物会反射,而声波的速度已知,所以只需要知道发射到接收的时间差,就能轻松计算出测量距离,再结合发射器和接收器的距离,就能算出障碍物的实际距离,如下图所示。超声波测距相比红外测距,价格更加便宜,相应的感应速度和精度也逊色一些。同样,由于需要主动发射声波,所以对于太远的障碍物,精度也会随着声波的衰减而降低,此外,对于海绵等吸收声波的物体或者在大风干扰的情况下,超声波将无法工作。

    激光避障:

    激光避障与红外线类似,也是发射激光然后接收。不过激光传感器的测量方式很多样,有类似红外的三角测量,也有类似于超声波的时间差+速度。但无论是哪种方式,激光避障的精度、反馈速度、抗干扰能力和有效范围都要明显优于红外和超声波。但这里注意,不管是超声波还是红外、亦或是这里的激光测距,都只是一维传感器,只能给出一个距离值,并不能完成对现实三维世界的感知。当然,由于激光的波束极窄,可以同时使用多束激光组成阵列雷达,近年来此技术逐渐成熟,多用于自动驾驶车辆上,但由于其体积庞大,价格昂贵,故不太适用于无人机。

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