近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)，消費(fèi)用無(wú)人機(jī)也越來(lái)越受歡迎。例如，無(wú)人機(jī)經(jīng)常被用于拍攝令人震驚的場(chǎng)面和運(yùn)送救援物資，其中很多使用多種感知技術(shù)進(jìn)行自主導(dǎo)航、碰撞檢測(cè)。隨著無(wú)人機(jī)功能的增加，GPS傳感器、紅外傳感器、氣壓傳感器和超聲波傳感器越來(lái)越多地用于無(wú)人機(jī)。你知道在眾多傳感器中，超聲波檢測(cè)在無(wú)人機(jī)中主要是應(yīng)用在哪里嗎？

 

　　超聲波原理

 

　　超聲波可以通過(guò)多種介質(zhì)(氣體、液體、固體)檢測(cè)聲音阻抗不一致的物體。音速是聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)單位小時(shí)的距離。例如，在20C(68F)的干燥空氣中，音速為每秒343米(每秒1，125英尺)。空氣中的超聲波衰減隨著頻率和濕度的增加而增加。因此，由于過(guò)度的路徑損失/吸收，空氣耦合超聲波通常被限制在500kHz以下的頻率。
 

 

　　為什么超聲波檢測(cè)要用于無(wú)人機(jī)著陸、懸停、地面跟蹤？

 

　　無(wú)人機(jī)著陸輔助是無(wú)人機(jī)的功能，它可以檢測(cè)無(wú)人機(jī)地面與著陸區(qū)之間的距離，判斷著陸點(diǎn)是否安全，然后慢慢下降到著陸區(qū)。GPS監(jiān)測(cè)、氣壓檢測(cè)和其他檢測(cè)技術(shù)有助于著陸過(guò)程，但在此過(guò)程中，超聲波檢測(cè)是無(wú)人機(jī)主要和準(zhǔn)確判斷的依據(jù)。大部分無(wú)人機(jī)也有懸停和地面跟蹤模式，主要用于捕捉連續(xù)和陸地導(dǎo)航。超聲波傳感器有助于使無(wú)人機(jī)保持在高于地面的一定高度。

 

　　無(wú)人機(jī)地面跟蹤和著陸的共同要求是，能夠可靠地檢測(cè)到距地面5米高的距離。假設(shè)信號(hào)調(diào)整和處理正確，40-60kHz范圍的超聲波傳感器通常可以滿足這個(gè)范圍。

 

　　超聲波檢測(cè)可以檢測(cè)到其他技術(shù)難以解決的表面。例如，無(wú)人機(jī)經(jīng)常遇到建筑物的玻璃窗和其他玻璃表面。光檢測(cè)技術(shù)有時(shí)會(huì)通過(guò)玻璃和其他透明材料，這可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)漂浮在玻璃建筑物上的困難。超聲波能穩(wěn)定地反射玻璃表面。
 

　　然后，我們來(lái)看看傳感器在無(wú)人機(jī)避障中的應(yīng)用。

 

　　防火墻技術(shù)作為增加無(wú)人機(jī)安全飛行的保障，隨著技術(shù)的發(fā)展日新月異。“避障功能”是無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中收集有關(guān)周?chē)�環(huán)境的信息，測(cè)量距離，發(fā)揮“避障”作用的直接優(yōu)點(diǎn)是，過(guò)去一些人為疏忽造成的沖擊現(xiàn)在可以通過(guò)避障功能避免。在保證無(wú)人機(jī)飛行安全的同時(shí)，還可以避免對(duì)周?chē)�人員的傷害。目前無(wú)人機(jī)的避障技術(shù)中比較常見(jiàn)的是超聲波傳感器、紅外傳感器、激光傳感器和視覺(jué)傳感器。超聲波避障：

 

　　超聲波其實(shí)是聲波的一種。因?yàn)轭l率高于20kHz，所以耳朵聽(tīng)不見(jiàn)，指向性更強(qiáng)。

 

　　超聲波測(cè)距的原理比紅外線更簡(jiǎn)單。因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K物時(shí)會(huì)反射，聲波的速度是已知的，所以只要知道從發(fā)射到接收的時(shí)間差，就可以輕松計(jì)算出測(cè)量的距離，將發(fā)射器和接收器的距離相結(jié)合，就可以計(jì)算出障礙物的實(shí)際距離。

 

　　超聲波距離測(cè)量比紅外距離測(cè)量?jī)r(jià)格更便宜，相應(yīng)的感應(yīng)速度和準(zhǔn)確度也稍遜一籌。(威廉莎士比亞、超聲波、超聲波、超聲波、超聲波、超聲波、超聲波、超聲波、超聲波)同樣，由于要主動(dòng)發(fā)射聲波，所以對(duì)太遠(yuǎn)的障礙物，隨著聲波的衰減，準(zhǔn)確度會(huì)下降，如果受到海綿等吸收聲波的物體或強(qiáng)風(fēng)的干擾，超聲波將無(wú)法正常工作。
 

 

 

　　紅外傳感器避障

 

　　無(wú)人機(jī)避障中的應(yīng)用，紅外避障的一般實(shí)施方式就是“三角測(cè)量原理”。

 

　　紅外傳感器包括紅外發(fā)射器和CCD探測(cè)器。紅外發(fā)射器發(fā)射紅外線，紅外線對(duì)物體產(chǎn)生反射，反射的光線由CCD探測(cè)器接收。由于物體的距離D不同，反射角度也可能不同。根據(jù)反射角度，會(huì)生成不同的偏移值L。知道這個(gè)數(shù)據(jù)后再計(jì)算，就能知道物體的距離。

 

　　激光傳感器

 

　　激光屏障類似于紅外線，是發(fā)射和接收激光。但是激光傳感器可以用類似紅外線的三角測(cè)量和超聲波的時(shí)間差速度來(lái)測(cè)量。但是激光束非常窄，可以同時(shí)使用多個(gè)激光組成陣列雷達(dá)，近年來(lái)該技術(shù)越來(lái)越成熟，常用于自動(dòng)駕駛車(chē)輛，但由于其體積大，價(jià)格昂貴，因此不適合無(wú)人機(jī)。(大衛(wèi)亞設(shè)，北方執(zhí)行部隊(duì)。)

 

　　視覺(jué)傳感器

 

　　視覺(jué)避障技術(shù)、機(jī)器人如何解決“看到”問(wèn)題的視覺(jué)避障技術(shù)、視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)通常可以包括一個(gè)或兩個(gè)攝像頭。單張照片沒(méi)有2D電影那樣直接的空間感，只有我們自己有“物體遮擋、近距離大小”等依靠生活經(jīng)驗(yàn)的二維信息。(威廉莎士比亞，溫斯頓，電影名言) (電影)因此，從單個(gè)照相機(jī)獲得的信息和限制不能直接達(dá)到我們想要的效果。當(dāng)然，不能用機(jī)器視覺(jué)來(lái)比喻。個(gè)別相機(jī)的圖片信息缺乏場(chǎng)景中每個(gè)物體和鏡頭之間的距離關(guān)系，即第三維。