盤點無人機避障技術(shù)原理及廠商.doc

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1、盤點無人機避障技術(shù)原理及廠商　　什么是無人機避障技術(shù)？　　顧名思義就是無人機自主躲避障礙物的智能技術(shù)。很多玩過無人機的小伙伴們都知道，有避障功能的無人機和沒有避障功能的無人機，可以說體驗是大不相同的！無人機自動避障系統(tǒng)能夠及時地避開飛行路徑中的障礙物，極大地減少因為操作失誤而帶來的各項損失。在減少炸機事故次數(shù)的同時，還能給無人機新手極大的幫助！　　　　無人機避障技術(shù)發(fā)展階段和趨勢　　根據(jù)目前無人機避障技術(shù)的發(fā)展以及其未來的研究態(tài)勢，有資料分析認為無人機避障技術(shù)可分為三個階段，一是感知障礙物階段；二是繞過障礙物階段；三是場景建模和路徑搜索階段。這三個階段其實是無人機避障技術(shù)的作用過程。從無人機

2、發(fā)現(xiàn)障礙物，到可以自動繞開障礙物，再達到自我規(guī)劃路徑的過程?！　】赡苡腥藭枱o人機達到第一個“發(fā)現(xiàn)障礙物”的階段不就很容易避開障礙物了？這第二個階段是不是有些多余！其實不然，無人機避障的三個階段的劃分都是有技術(shù)作為依據(jù)的。其每個階段具體的技術(shù)分析如下：　　第一階段，無人機只能是簡單地感知障礙物。當無人機遇到障礙物時，能快速地識別，并且懸停下來，等待無人機駕駛者的下一步指令！　　第二階段，無人機能夠獲取障礙物的深度圖象，并由此精確感知障礙物的具體輪廓，然后自主繞開障礙物！這個階段是擺脫飛手操作，實現(xiàn)無人機自主駕駛的階段！　　第三階段，無人機能夠?qū)︼w行區(qū)域建立地圖模型然后規(guī)劃合理線路！這個地圖不

3、能僅僅是機械平面模型，而應(yīng)該是一個能夠?qū)崟r更新的三維立體地圖！這將是目前無人機避障技術(shù)的最高階段！　　目前，市面上主流的電動多旋翼無人機避障系統(tǒng)主要有三種，分別是超聲波、TOF（激光雷達測距的一種）以及正有望成為主流的視覺測距。以下是國內(nèi)外無人機避障技術(shù)最新應(yīng)用案例?！　　　?、零度Xplorer2：激光雷達TOF測距　　TOF是TImeofflight的簡寫，直譯為飛行時間。所謂飛行時間法3D成像，是通過給目標連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來得到目標物距離?！　∈褂眠@種方式光波容易受到干擾，系統(tǒng)發(fā)出的光，必須避開太陽光的主要能量波段，從而避

4、免太陽光的直射、反射等對避障系統(tǒng)造成干擾。該原理需要非常精準的時間測量，需要專用處理芯片，而芯片價格則較為高昂?！　×愣仍贑ES2016上發(fā)布的Xplorer2，采用的便是TOF測距方案。無人機上的“蘑菇頭”就是自動避障模塊，該避障模塊可以實現(xiàn)在6m有效避障距離內(nèi)，以每秒50次的速率實現(xiàn)360°全方位掃描?！　　　plorer2自動避障模塊　　2、昊翔TyphoonH：Realsense（單目+結(jié)構(gòu)光）　　Realsense的技術(shù)原理是，它采用了“主動立體成像原理”，模仿了人眼的“視差原理”，通過打出一束紅外光，以左紅外傳感器和右紅外傳感器追蹤這束光的位置，然后用三角定位原理來計算出3D圖

5、像中的“深度”信息。通過配有深度傳感器和全1080p彩色鏡頭，能夠精確識別手勢動作、面部特征、前景和背景，進而讓設(shè)備理解人的動作和情感。據(jù)Intel方面對外透露的數(shù)據(jù)，Realsense的有效測距可達10米?！　ealsense屬于“單目+結(jié)構(gòu)光”，即單個攝像頭加結(jié)構(gòu)光發(fā)射器構(gòu)成深度攝像頭。不過結(jié)構(gòu)光卻是個“見光死”，“結(jié)構(gòu)光只適合暗環(huán)境、室內(nèi)。為啥intel弄個仿熱帶雨林的暗環(huán)境？因為會受到干擾?。　崩讋釉坪蟿?chuàng)始人廖鴻宇說，由于將3D深度攝像頭改為2D深度攝像頭，其“單目+結(jié)構(gòu)光”的智能導(dǎo)航模塊只需200元?！　　　yphoonH整合了Intel的Realsense模塊　　　　3、大疆

6、精靈Phantom4：雙目視覺+超聲波　　雙目的測距原理，就像我們?nèi)祟惖膬蓚€眼睛，看到的圖像不一樣，假如同一個點，兩個眼睛看到兩張圖像是存在差異的，而通過三角測距是可以測出這個點的距離。　　　　雙目視覺系統(tǒng)原理圖　　Phantom4增加了雙目避障，其實是沿用了guidance的核心算法，能夠識別最近0.7米，最遠15米的障礙物；水平視角60°，垂直視角為30°。雙目視覺的優(yōu)勢體現(xiàn)在，在遠距離，雙目視覺能保證三維精準信息，比如遠處的兩座山能看出一個近一個遠。當然，遠處的小目標是不可以的?！　　　hantom4下視視覺定位模塊　　　　4、極飛：夜間避障采用主動近紅外照射技術(shù)　　極飛做夜間避障是

7、因為他們的多數(shù)植保作業(yè)是在夜間進行。其實他們實現(xiàn)夜間避障的原理并不復(fù)雜?！　∠日f避障原理，向前避障是雙目避障，它利用成像設(shè)備的兩只眼睛來獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應(yīng)點間的位置偏差來獲取物體的三維信息，包括攝像頭與物體的距離和物體之間的距離等。是基于視差原理，是計算機視覺的一種重要形式，這和人眼感知物體三維信息的原理相似。參照下面這個有趣圖片?！　　　《归g避障是采用了這個主動近紅外照射技術(shù)，簡單來