超声波避障传感器在无人机避障技术中的应用

近几年,随着技术的进步与成熟,无人机民用化的持续加速,无人机越来越多的被应用于各个场景中,航拍、勘察、安检、快递等。而价格的下降,让更多普通消费者能够接触到之前看起来高大上的无人机,然而面对复杂的场景和成本控制的要求,越来越多的技术制肘被暴漏出来,如:续航、避障。由于民用无人机基本都是电力驱动,因此目前制约无人机续航的最大关键因素就是电池技术。目前虽然有大量电池新技术,但大部分要么是小改进,要么就是尚不成熟。至于避障,虽然目前也尚无杀手级技术,但已经呈现出百花齐放的状态,令人鼓舞。

2.png


工釆网小编认为在无人机商业化使用越来越频繁的今天,避障技术如有突破,无疑将为无人机更大规模的商用创造必要条件。反观近年来无人机市场飞速增长,避障技术作为增加无人机安全飞行的保障也随着技术的发展日新月异。无人机在飞行过程中,通过其传感器收集周边环境的信息,测量距离从而做出相对应的动作指令,从而达到避障的作用。

目前,无人机的避障技术中最为常见的是红外线传感器、超声波传感器、激光传感器以及视觉传感器,下面工釆网小编具体说说超声波传感器在无人机中的避障作用。

避障功能作为近年来无人机产品的大趋势,带来的最直接的好处就是,以往一些人为疏忽造成的撞击,现在都能经由避障功能去避免,既保障了无人机飞行安全的同时,也避免了对周围人员财产的损害,让飞无人机的门槛进一步得到了降低。
但是避障功能从构思到实现,走的每一步几乎都便随着无数的难题。仅仅是写出有效的视觉识别或者地图重构的算法还只是第一步,能让它在无人机这样一个计算能力和功耗都有限制的平台上流畅稳定的跑起来,才是真正困难的地方。

往往无人机避障的实现是通过将探测所得结果数据导入到自身避障模块,经过计算机的运算,得出避障飞行的指令。在避障模块相同的情况下,得到的信息就对避障效果起到了决定性的影响。那么超声波传感器在无人机避障中是如何实现避障的呢?


超声波避障传感器原理:

3.png


超声波其实就是声波的一种,因为频率高于20kHz,所以人耳听不见,并且指向性更强。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。

但是,超声波在无人机避障系统的应用中也有比较明显的干扰问题。虽然超声波避障系统不会受到光线、粉尘、烟雾,但在部分场景下也会受到声波的干扰。

其次,如果物体表面反射超声波的能力不足,避障系统的有效距离就会降低,安全隐患会显著提高。一般来说,超声波的有效距离是5米,对应的反射物体材质是水泥地板,如果材质不是平面光滑的固体物,比如说地毯,那么超声波的反射和接收就会出问题。

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。

1.png


往往人们总喜欢拿超声波于红外线做对比,那是由于超声波测距的原理比红外线更加简单,因为声波遇到障碍物会反射,而声波的速度已知,所以只需要知道发射到接收的时间差,就能轻松计算出测量距离,再结合发射器和接收器的距离,就能算出障碍物的实际距离。

超声波测距相比红外测距,价格更加便宜,相应的感应速度和精度也逊色一些。同样,由于需要主动发射声波,所以对于太远的障碍物,精度也会随着声波的衰减而降低,此外,对于海绵等吸收声波的物体或者在大风干扰的情况下,超声波将无法工作。

综上所诉关于无人机避障技术的实现工釆网小编推荐MaxBotix 无人机超声波传感器 - MB7052:无人机超声波传感器MB7052是一款拥有IP67防护安全等级的超声波传感器,可以防护灰尘吸入,可以短暂浸泡。PVC材料封装,具有一定的抗腐蚀能力。在存在杂波干扰的户外环境中,能良好地去除杂波检测得到最大目标的距离信息。传感器的的分辨率可达1cm,可测距离长达7.65米。因此它是一款适用于户外环境的低功耗产品,例如无人机系统。同时,它在电池供电的物联网智能设备领域中也得到了广泛的应用。此外还被广泛应用于自动导航、带声学和电气噪声的环境、料位测量、槽准位测量、UAV无人机等领域。

0 个评论

要回复文章请先登录注册

  • 超声波传感器-技术应用 超声波传感器 超声波传感技术应用生产实践的不同方面,而医学应用是其最主要的应用之一,以医学为例子说明超声波传感技术的应用超声波在医学上的应用主要是诊断...
  • 传感器最主要的应用之一,下面以医学为例子说明超声波传感技术的应用超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无...
  • 超声波传感器最主要的应用之一,下面以医学为例子说明超声波传感技术的应用超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对
  • SICK超声波距离传感器技术应用 SICK超声波距离传感器超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是不透明的固体,它可穿透几十米的深度。SICK超声波距离传感器超声波碰到杂质或分界面会...
  • 超声波传感器在汽车倒车系统中的应用近年来随着微电子技术发展而产生的小型价廉的微处理器(单片机)的出现,使超声波测距传感器的功能得到了提升。有了微处理器不仅使测距的精度大为提高,...
  • 超声波物位仪超声传感器传感器技术 几年前,超声波物位仪还不具备经久耐用的精准传感能力。如今,科技进步使重庆兆洲科技发展有限公司生产的mhz(兆洲)牌超声波物位仪的这一功能日益强大。...
  • 传感器的工作原理和产品性能,大家有发现超声波传感器在生产生活中的应用呢?其实超声波传感器主要是应用在医学领域和工业领域,下面中国传感器交易网的专家来给大家介绍一下超声波传感器的...
  • 摘要:超声波传感器的应用案例 超声波传感器的应用案例 超声波传感器及应用案例类别 超声波是一种弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵和振荡(纵波)。工业中应用...