2016-04-06
伴随着无人机的发展，除了续航、功能进步之外，安全性也是不可小觑的方面。回顾2015年，世界上主要的消费级、商业级无人机制造商都开始将“避障系统”（Obstacle Avoidance）当做产品重点来提。目前市面上主流的无人机避障系统主要有三种，分别是超声波、TOF，以及相对更复杂的由多种测距方法和视觉图像处理组成的复合型方法。
超声波
一个比较形象的比喻就是蝙蝠。这种飞行类哺乳动物，通过口腔中喉部的特殊构造来发出超声波，当超声波遇到猎物或者障碍的时候就会反射回来，蝙蝠可以用特殊的听觉系统来接收反射回来的信号，从而探测目标的距离，确定飞行路线。
超声波是最简单的测距系统，绝大部分生活中遇到的测距系统都是使用的这种技术，最常见的就是汽车的倒车雷达。在无人机上加装定向的超声波发射和接收器，然后将其接入飞控系统即可。
对于无人机来说，这种超声波系统应该放在多个方向，比如放在前后左右四个方向，可以在悬停和飞行的时候对周围保持监控；而放在机身下方和上方，则可以在起飞、下降以及降落的时候避免速度太快碰到障碍物或者地面。
TOF
TOF是飞行时间（Time of Flight）技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。
通俗一点讲，就是把前面的超声波换成光。检测方法有两种一种是光的时间，另一种是光的相位。但是总的来说，都是把光打出去，然后检测反射回来的光，进而判断无人机的周围是否有障碍物，距离几何等等。
在悬停状态下，TOF系统会一直保持快速旋转，每秒钟旋转2-5圈。这是因为，在旋转的过程中系统就可以完成对周围有效半径内的360°范围进行快速扫描，从而用较快的速度发现障碍，然后对飞控系统发出调整位置的指令，避免对周围的人或财物造成伤害；当在飞行的过程中，TOF系统则会停止旋转，只把光发射到前进的方向上。固定方向的时候，在室外的有效距离可以增加到8-10米。对于一般无人机来说，美妙的飞行距离也就是10米左右，检测到障碍物之后1秒的反应时间，无人机可以用一个较大的加速度来停止前进，这就足够了。
复合型、机器视觉避障系统
系统可以在前、后、左、右和下，一共5个方向上进行障碍识别，而识别的机制分为两个部分，分比为是超声波和机器视觉。也就是说，除了常规的超声波模块以外，5个方向上还专门放置了摄像头用于获取视觉图像，然后直接传输到机载的处理器进行计算处理。复合型避障系统可以为更多与物联网有关的商业化使用场景带来帮助，比如停车场管理。在室内GPS用于定位基本可以免谈了，在地下停车场中光照条件一般不太好，而超声波与机器视觉加起来，几乎可以在任何照度下对多种材质进行较好的识别，从而对无人机在地下停车场封闭环境中的飞行提供更好的指导，识别的有效范围可以显著提升，准确度往往可以达到厘米级。
评论5
楼主 2016/4/6 13:18:53
强悍的资料，，谢谢楼主分享
楼主 2016/4/7 9:41:49
谢谢楼主分享
楼主 2016/4/10 12:54:39
真心不错，收藏
楼主 2016/4/11 16:54:43
非常感谢楼主
楼主 2016/4/12 17:17:59
太好了，这正是我需要的。
