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測距為避障的基礎(chǔ),并有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測距,包含無線射頻(Radio Frequency;RF)、超音波(Ultrasonic)、紅外線(Infrared)以及激光/雷射(Laser)等。這些技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn),且成本也有差異性。近年來隨著機(jī)器人(Robot)、無人機(jī)(Drone)、無人搬運(yùn)車、自動駕駛等新概念系統(tǒng)的興起,連帶刺激測距與避障(Obstacle Avoidance)技術(shù)需求。
何為避障?那就是根據(jù)物體擁有的各種感官器件,對于外界的阻礙到物體的運(yùn)動方向的作出各種躲避障礙的動作,并繼續(xù)打斷前的動作,這個過程就是避障。避障技術(shù)作為增加無人機(jī)安全飛行的保障也隨著技術(shù)的發(fā)展日新月異。無人機(jī)在飛行過程中,通過其傳感器收集周邊環(huán)境的信息,測量距離從而做出相對應(yīng)的動作指令,從而達(dá)到「避障」的作用。測距是避障的基本要求,實(shí)際上超聲波感應(yīng)器在消費(fèi)級無人機(jī)很常見,不過多是裝在機(jī)身下部,用以測量距離地面的高度。
目前,無人機(jī)的避障技術(shù)中最為常見的是紅外線傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器以及視覺傳感器。
紅外線與激光屬光電半導(dǎo)體技術(shù),分別運(yùn)用紅外線二極管(Infrared Light-Emitting Diode;IR LED)及激光二極管(Laser Diode;LD)的發(fā)波,而后接收回波來辨識物體的距離,紅外線技術(shù)適合短距離運(yùn)用,激光技術(shù)則適合長距離范疇。另外,常見的避障技術(shù)還有無線射頻、超音波技術(shù)等,它們則常見于汽車領(lǐng)域應(yīng)用。而超聲波測距其實(shí)是一種比較成熟的測距技術(shù),而成本相對較低,目前被大量應(yīng)用于家用汽車倒車?yán)走_(dá)上,但是其測量距離較近,而且對反射面有著一定的要求,因此常被用來測量無人機(jī)與地面之間的距離,而非與障礙物之間的距離。
當(dāng)下無人機(jī)測距一般是通過測距類有效負(fù)載測量無人機(jī)到某物體的距離,通過特定波的波長,波速,反饋時間就可以計(jì)算。工釆網(wǎng)為無人機(jī)測距避障提供了相對應(yīng)的超聲波避障傳感器 - MB1043解決方案。
超聲波避障原理中超聲波其實(shí)就是聲波的一種,因?yàn)轭l率高于20kHz,所以人耳聽不見,并且指向性更強(qiáng)。超聲波測距的原理比紅外線更加簡單,因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K物會反射,而聲波的速度已知,所以只需要知道發(fā)射到接收的時間差,就能輕松計(jì)算出測量距離,再結(jié)合發(fā)射器和接收器的距離,就能算出障礙物的實(shí)際距離,如下圖所示。超聲波測距相比紅外測距,價格更加便宜,相應(yīng)的感應(yīng)速度和精度也遜色一些。同樣,由于需要主動發(fā)射聲波,所以對于太遠(yuǎn)的障礙物,精度也會隨著聲波的衰減而降低,此外,對于海綿等吸收聲波的物體或者在大風(fēng)干擾的情況下,超聲波將無法工作。
超聲波避障傳感器MB1043是一款高分辨率(1mm)、高精度低功耗的超聲波傳感器,它在設(shè)計(jì)上,不僅對干擾噪音做了處理,具備抗噪音干擾能力。而且對于大小不同的目標(biāo),和變化的供電電壓,做了靈敏度的補(bǔ)償。另外還具備標(biāo)準(zhǔn)的的內(nèi)部溫度補(bǔ)償,使得測量出來的距離數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境,它是一款很不錯的低成本解決方案!