當(dāng)前無(wú)人機(jī)的避障技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)器人避障技術(shù)相比，前期避障時(shí)代，由于技術(shù)和市場(chǎng)環(huán)境的因素?zé)o人機(jī)產(chǎn)品的可靠性會(huì)相對(duì)較差因而無(wú)人機(jī)廠家會(huì)在無(wú)人機(jī)的使用說(shuō)明上標(biāo)明必須在開闊場(chǎng)地飛行，而且應(yīng)當(dāng)盡量避免周圍有大量人群因?yàn)橐徊恍⌒牟僮魇д`，或者在周圍有高大障礙物時(shí)啟動(dòng)一鍵(低電壓、失控)返航，則有可能眼睜睜看著無(wú)人機(jī)傻傻地撞向明顯的障礙物，卻束手無(wú)策。而當(dāng)前無(wú)人機(jī)的避障還處于很初級(jí)的階段，但由于無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的火爆，為了降低這種事故的發(fā)生率，各廠商也都在卯足勁研發(fā)避障技術(shù)，而在實(shí)現(xiàn)方式上，大家的目標(biāo)也都放在了一個(gè)方向——測(cè)量無(wú)人機(jī)到障礙物的距離。

　　其實(shí)避障技術(shù)在無(wú)人機(jī)上都有用武之地，只是應(yīng)用場(chǎng)景有所不同，特別對(duì)于前視避障而言，有些技術(shù)就不適用了。目前無(wú)人機(jī)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用到的障礙物檢測(cè)方法有超聲波測(cè)距、紅外或激光測(cè)距、雙目視覺等。

　　在消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)技術(shù)的諸多趨勢(shì)中，避障能力是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化乃至智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，完善的自主避障系統(tǒng)將能夠在很大程度上減少因操作失誤造成的無(wú)人機(jī)損壞和傷及人身和建筑物的事故發(fā)生率，而從各消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)廠商的新品和技術(shù)發(fā)展方向看，避障技術(shù)也將在未來(lái)幾年趨于完善并成為中高端消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的標(biāo)配系統(tǒng)。

　　避障技術(shù)，就是無(wú)人機(jī)自主躲避障礙物的智能技術(shù)。無(wú)人機(jī)自動(dòng)避障系統(tǒng)能夠及時(shí)地避開飛行路徑中的障礙物，極大地減少因?yàn)椴僮魇д`而帶來(lái)的各項(xiàng)損失。在減少炸機(jī)事故次數(shù)的同時(shí)，還能給無(wú)人機(jī)新手極大的幫助!

　　在前避障時(shí)代，消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的使用說(shuō)明上都會(huì)標(biāo)明必須在開闊場(chǎng)地飛行，而且應(yīng)當(dāng)盡量避免周圍有大量人群(當(dāng)然，這也與當(dāng)前技術(shù)和市場(chǎng)環(huán)境使得消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的可靠性較差有很大關(guān)系)，因?yàn)橐徊恍⌒牟僮魇д`，或者在周圍有高大障礙物時(shí)啟動(dòng)一鍵(低電壓、失控)返航，則有可能眼睜睜看著無(wú)人機(jī)傻傻地撞向那么明顯的障礙物，這是何等的回天乏力。為了降低這種事故的發(fā)生率，各廠商也都在卯足勁研發(fā)避障技術(shù)，而在實(shí)現(xiàn)方式上，大家的著眼點(diǎn)也都放在了一個(gè)方向——測(cè)量無(wú)人機(jī)到障礙物的距離。

　　我們可以想到，只要無(wú)人機(jī)能夠測(cè)量出與潛在障礙物之間的距離，就可以在撞向障礙物之前停止前進(jìn)(雖然固定翼無(wú)人機(jī)表示不同意)，雖然這種思路簡(jiǎn)單粗暴，但還是有一定作用的。而當(dāng)前運(yùn)用較多的障礙物檢測(cè)方法主要有：

　　超聲波測(cè)距：

　　這個(gè)方法很多人都熟悉，家用汽車的倒車?yán)走_(dá)就是利用超聲波檢測(cè)障礙物，該方法的優(yōu)點(diǎn)就是技術(shù)成熟，成本很低;但缺點(diǎn)在于作用距離近(常用的中低端超聲波傳感器作用距離不超過(guò)10m)，且對(duì)反射面有一定要求。因此超聲波測(cè)距傳感器常用來(lái)測(cè)量無(wú)人機(jī)與地面的距離(固定翼無(wú)人機(jī)表示自己飛的太高太快，超聲波傳感器用不上)。

　　紅外和超聲波技術(shù)，因?yàn)槎夹枰鲃?dòng)發(fā)射光線、聲波，所以對(duì)于反射的物體有要求，比如：紅外線會(huì)被黑色物體吸收，會(huì)穿透透明物體，還會(huì)被其他紅外線干擾;而超聲波會(huì)被海綿等物體吸收，也容易被槳葉氣流干擾。而且，主動(dòng)式測(cè)距還會(huì)產(chǎn)生兩臺(tái)機(jī)器相互干擾的問(wèn)題。相比之下，雖然雙目視覺也對(duì)光線有要求，但是對(duì)于反射物的要求要低很多，兩臺(tái)機(jī)器同時(shí)使用也不會(huì)互相干擾，普適性更強(qiáng)。激光技術(shù)雖然也能實(shí)現(xiàn)類似雙目視覺的功能，但是受限于技術(shù)發(fā)展，目前的激光元件普遍價(jià)格貴、體積大、功耗高，應(yīng)用在消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)上既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用。無(wú)人機(jī)的避障功能已經(jīng)需要一個(gè)可以應(yīng)對(duì)多重障礙物的技術(shù)出現(xiàn)，也就是說(shuō)在目前的技術(shù)中，當(dāng)下無(wú)人機(jī)測(cè)距一般是通過(guò)測(cè)距類有效負(fù)載測(cè)量無(wú)人機(jī)到某物體的距離，通過(guò)特定波的波長(zhǎng)，波速，反饋時(shí)間就可以計(jì)算。

　　為此相關(guān)技術(shù)人員引薦了一款超聲波避障傳感器 - MB1043。

　　無(wú)人機(jī)的避障技術(shù)介紹

　　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，所以人耳聽不見，并且指向性更強(qiáng)。超聲波測(cè)距的原理比紅外線更加簡(jiǎn)單，因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K物會(huì)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(shí)間差，就能輕松計(jì)算出測(cè)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。

　　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(duì)干擾噪音做了處理，具備抗噪音干擾能力。而且對(duì)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(cè)量出來(lái)的距離數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，行人檢測(cè)、小目標(biāo)探測(cè)、高靈敏度的應(yīng)用程序、機(jī)器人測(cè)距避障、無(wú)人機(jī)測(cè)距避障。它是一款很不錯(cuò)的低成本解決方案!

　　近年來(lái)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)飛速增長(zhǎng)，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。無(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。

　　目前，無(wú)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。那為什么大疆的前視避障首先選擇了雙目視覺呢?這就要從各個(gè)技術(shù)的原理說(shuō)起了。

　　紅外線的應(yīng)用我們并不陌生：從電視、空調(diào)的遙控器，到酒店的自動(dòng)門，都是利用的紅外線的感應(yīng)原理。而具體到無(wú)人機(jī)避障上的應(yīng)用，紅外線避障的常見實(shí)現(xiàn)方式就是「三角測(cè)量原理」。

　　紅外感應(yīng)器包含紅外發(fā)射器與CCD檢測(cè)器，紅外線發(fā)射器會(huì)發(fā)射紅外線，紅外線在物體上會(huì)發(fā)生反射，反射的光線被CCD檢測(cè)器接收之后，由于物體的距離D不同，反射角度也會(huì)不同，不同的反射角度會(huì)產(chǎn)生不同的偏移值L，知道了這些數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)計(jì)算，就能得出物體的距離了。

　　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(cè)距的原理比紅外線更加簡(jiǎn)單，因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K物會(huì)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(shí)間差，就能輕松計(jì)算出測(cè)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。

　　超聲波測(cè)距相比紅外測(cè)距，價(jià)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(dòng)發(fā)射聲波，所以對(duì)于太遠(yuǎn)的障礙物，精度也會(huì)隨著聲波的衰減而降低，此外，對(duì)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(wú)法工作。

　　激光避障與紅外線類似，也是發(fā)射激光然后接收。不過(guò)激光傳感器的測(cè)量方式很多樣，有類似紅外的三角測(cè)量，也有類似于超聲波的時(shí)間差+速度。

　　但無(wú)論是哪種方式，激光避障的精度、反饋速度、抗干擾能力和有效范圍都要明顯優(yōu)于紅外和超聲波。

　　但這里注意，不管是超聲波還是紅外、亦或是這里的激光測(cè)距，都只是一維傳感器，只能給出一個(gè)距離值，并不能完成對(duì)現(xiàn)實(shí)三維世界的感知。當(dāng)然，由于激光的波束極窄，可以同時(shí)使用多束激光組成陣列雷達(dá)，近年來(lái)此技術(shù)逐漸成熟，多用于自動(dòng)駕駛車輛上，但由于其體積龐大，價(jià)格昂貴，故不太適用于無(wú)人機(jī)。

　　解決機(jī)器人如何“看”的問(wèn)題，也就是大家常聽到的計(jì)算機(jī)視覺(Computer Vision)。其基礎(chǔ)在于如何能夠從二維的圖像中獲取三維信息，從而了解我們身處的這個(gè)三維世界。視覺識(shí)別系統(tǒng)通常來(lái)說(shuō)可以包括一個(gè)或兩個(gè)攝像頭。單一的照片只具有二維信息，猶如2D電影，并無(wú)直接的空間感，只有靠我們自己依靠“物體遮擋、近大遠(yuǎn)小”等生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)X補(bǔ)。故單一的攝像頭獲取到的信息及其有限，并不能直接得到我們想要的效果(當(dāng)然能夠通過(guò)一些其他手段，輔助獲取，但是此項(xiàng)還不成熟，并沒有大規(guī)模驗(yàn)證)。類比到機(jī)器視覺中，單個(gè)攝像頭的圖片信息無(wú)法獲取到場(chǎng)景中每個(gè)物體與鏡頭的距離關(guān)系，即缺少第三個(gè)維度。