无人机避障技术的必要性及其坑点在哪里?未来发展如何?

随着技术不断发展,无人机在航拍、植保、巡检、警用等领域发挥着巨大的应用价值,但也有一些因素在一定程度上限制着无人机市场的发展,例如避障技术。

无人机在不同的应用场景有不同的避障需求,例如无人机在工程场地进行巡检时,需要与建筑主体维持着特殊距离或者角度,以避免可能的碰撞;在隧道等昏暗的场地,需要能主动避开原有障碍物,甚至要能快速躲避如蝙蝠等飞行动物,才能在视线不明的情况下完成巡检任务;巡视铁塔时,须能够避开微细的电线,以避免被细微物缠绕而导致危险;喷洒农药时,为了精准的喷洒于正确的农作物上,无人机需保持在农作物上1~2米的距离,以避免重复喷洒农药的问题。

无人机避障技术的必要性及其坑点在哪里?未来发展如何?

完美的避障系统可以更好地完成任务,降低事故发生率,正因如此,避障技术成为无人机发展里的重要议题。国际上知名的无人机厂商纷纷精进避障系统,预计将在未来几年趋于完善,成为商业应用无人机的标准配备。

“测距”是无人机避障的基础,只要无人机能够测量出与障碍物之间的距离,就可以在撞向障碍物之前停止前进。现阶段有多种技术可以实现测距,无人机避障系统主要有以下做法:

超声波避障

超声波可以在气体、液体或固体中振动传送,主要应用于医疗、声纳、测距等领域,是最简单的测距做法。超声波应用于无人机的做法通常是加装定向的超声波发射和接收器,再将其接入飞控系统。超声波避障系统具有不会受到光线、粉尘、烟雾干扰的优点;但是,如果物体表面反射超声波能力不足,避障系统的有效距离就会降低,安全隐患会显著提高。比如说毛毯,超声波的反射和接收就容易出问题。

无人机避障技术的必要性及其坑点在哪里?未来发展如何?

红外避障

我们对红外线的应用并不陌生,空调的遥控器和酒店的自动门,都是利用的红外线的感应原理。一般的红外测距都是采用三角测距的原理。测距仪发出红外线后,碰到反射物被反射回来,再根据发出到被接受到的时间与红外线的传播速度两个参数就可以算出距离。红外测距的优点是便宜、容易使用、安全,缺点是精度低、距离短、方向性差。

视觉避障

视觉避障类似于双眼目测距离的原理,用两个角度的摄像机来取得物体的不同视角,进行三角测量法计算与物体之间的距离。视觉避障的优点是省电、适用于光线充足的环境;缺点是算法复杂、延迟性高,且不适用于昏暗或光线变化多的情况,辨识度很大程度上取决于物件的反光特性。

无人机避障技术的必要性及其坑点在哪里?未来发展如何?

激光避障

原理与红外线避障类似,透过光线折返的时间去计算跟物体之间的距离,以得出3D景深图。优点是探测距离远、扫描速度快、抗光干扰性佳,但是具有准确度有限及体积过大缺点。

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