無(wú)人機(jī)超聲波傳感器在無(wú)人機(jī)避障中的應(yīng)用

時(shí)間：2018-01-26 12:42來(lái)源：中國(guó)通航網(wǎng) 作者：中國(guó)通航

近年來(lái)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)飛速增長(zhǎng)，消費(fèi)類無(wú)人機(jī)也越來(lái)越受歡迎，例如無(wú)人機(jī)多用于拍攝震撼的片段、運(yùn)送救援物資，其中多數(shù)無(wú)人機(jī)使用各種傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、碰撞檢測(cè)。隨著無(wú)人機(jī)的功能不斷增加，GPS傳感器、紅外傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器越來(lái)越多地被用到無(wú)人機(jī)上。而你又是否知道，眾多傳感器中超聲波傳感尤其有助于無(wú)人機(jī)著陸、懸停、地面跟蹤。

超聲波原理

超聲波可以穿過(guò)各種介質(zhì)（氣體、液體、固體）來(lái)檢測(cè)聲阻抗不匹配的物體。聲速是聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)每單位時(shí)間的距離。例如，在20°C(68°F)的干燥空氣中，聲速為343米每秒（1,125英尺每秒）�？諝庵械某暡ㄋp隨著頻率和濕度的增加而增加。因此，由于過(guò)度的路徑損耗/吸收，空氣耦合超聲波通常被限制在500kHz以下的頻率。

為什么要將超聲波感應(yīng)用于無(wú)人機(jī)著陸、懸停、地面跟蹤？

無(wú)人機(jī)降落輔助是無(wú)人機(jī)所具有的一項(xiàng)功能，可以檢測(cè)無(wú)人機(jī)底部與著陸區(qū)域的距離，判定著陸點(diǎn)是否安全，然后緩慢下降到著陸區(qū)域。盡管GPS監(jiān)測(cè)、氣壓傳感和其他傳感技術(shù)有助于著陸過(guò)程，但在這個(gè)過(guò)程中，超聲波傳感是無(wú)人機(jī)的主要和最準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。大多數(shù)無(wú)人機(jī)中還有懸停和地面跟蹤模式，主要用于捕捉連續(xù)鏡頭和陸地導(dǎo)航，其中超聲波傳感器有助于將無(wú)人機(jī)保持在高于地面的恒定高度。

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)到距離地面5米高的距離。假設(shè)信號(hào)調(diào)節(jié)和處理正確，40-60kHz范圍內(nèi)的超聲波傳感器通�？梢詽M足這個(gè)范圍。

超聲波傳感可以檢測(cè)其他技術(shù)難以解決的的表面。例如，無(wú)人機(jī)經(jīng)常會(huì)遇到建筑物上的玻璃窗和其他玻璃表面。光傳感技術(shù)有時(shí)會(huì)穿過(guò)玻璃和其他透明材料，這對(duì)無(wú)人機(jī)懸停在玻璃建筑物上造成困難。超聲波則能夠可靠地反射出玻璃表面。

雖然眾多的傳感技術(shù)可以檢測(cè)物體的接近程度，但是超聲波傳感可在無(wú)人機(jī)著陸時(shí)的探測(cè)距離，然而無(wú)人機(jī)下降的時(shí)候必須考慮與地面的實(shí)時(shí)距離。每一克無(wú)人機(jī)的機(jī)身重量都能影響無(wú)人機(jī)能在空中的續(xù)航時(shí)間，Maxbotix設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)超聲波傳感器XL-MaxSonar-WR系列-MB7052具有高性能、小體積、低成本、易于使用和輕量級(jí)的特點(diǎn)。我們推薦無(wú)人機(jī)超聲波傳感器重約5.8克。這款無(wú)人機(jī)超聲波傳感器在方案成本以及不同表面的可靠性方面良好運(yùn)行。

無(wú)人機(jī)應(yīng)用日趨廣泛避障技術(shù)實(shí)現(xiàn)有哪些方式？接著我們?cè)诹私庖幌聜鞲衅髟跓o(wú)人機(jī)避障中的應(yīng)用

避障技術(shù)作為增加無(wú)人機(jī)安全飛行的保障也隨著技術(shù)的發(fā)展日新月異�！副苷瞎δ堋棺鳛闊o(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，通過(guò)其傳感器收集周邊環(huán)境的信息，測(cè)量距離從而做出相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令，從而達(dá)到「避障」的作用，帶來(lái)的最直接的好處就是，以往一些人為疏忽造成的撞擊，現(xiàn)在都能經(jīng)由避障功能去避免，既保障了無(wú)人機(jī)飛行安全的同時(shí)，也避免了對(duì)周圍人員財(cái)產(chǎn)的損害，讓飛無(wú)人機(jī)的門檻進(jìn)一步得到了降低。目前，無(wú)人機(jī)的避障技術(shù)中最為常見(jiàn)的是超聲波傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器以及視覺(jué)傳感器。

超聲波避障：

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(tīng)不見(jiàn)，并且指向性更強(qiáng)。