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每一架无人机都需要避障吗?避障竟不是刚需

2019-06-30 16:16 性质:转载 作者:杨炯 来源:北航无人系统研究院
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随着新一轮娱乐类无人机的发布,避障再一次成为热点。无人机为什么要避障,怎么避障,有哪些技术和坑点?今天来扒一扒。无人机本...

  随着新一轮娱乐类无人机的发布,避障再一次成为热点。无人机为什么要避障,怎么避障,有哪些技术和坑点?今天来扒一扒。

  无人机本来在高空穿梭,不知障碍为何物。可是多旋翼的普及改变了一切。植保,运货,勘测,穿越,娱乐,拍照等等低空应用成为常态。于是地面各种障碍物变得突兀起来,变得值钱,能够炒作了。于是大大小小的无人机无论是否必须,都开始谈论避障。什么是避障?简单的说就是躲避航线或飞行中遇到的物体,避免双方损伤,注意是双方。怎么避障?要解决三个问题1,有哪些类型的障碍。2,怎么定位障碍。3,怎么躲避。

避障示意图/图 来源网络

  简单的说障碍物有三种类型:大障碍,小障碍,动障碍。大障碍是不可逾越的比如墙,楼,山等等,对于这种障碍只能停不能避。小障碍是电线杆,树木等等可以躲避的障碍。动障碍就是人畜鸟,有人说飞过来一块石头,好吧,也算是。对于后两种障碍,大部分厂家含糊其辞,因为真正做到避障,知道障碍还要知道它的位置;躲避障碍还要知道往哪躲。并不是探测就绕开说起来这么简单,需要一系列传感器和算法配合。而且真的需要么?

  我们看看动障碍都是在娱乐过程中才会出现,工业作业遇到的基本都是不动的小障碍,那么为什么不能勘测用航线避开呢?树是死的人是活的啊,避障真的必须么?有人说作业过程也有鸟啊,那有人机为什么不做避障?道理很简单,规避动作有可能遇到新的障碍,导致新的控制问题。飞机不是玩具,不能为躲避已知危险而陷入未知危险,只能提高飞机抗撞性能来解决。只有娱乐无人机需要,因为飞机自己不值钱,撞上人和建筑损失更大些。

  避障用的传感器是现在宣传中最大的坑点!所谓避障传感器是不存在的,因为传感器只能探测不能躲避。这就像能写文章的都叫作家一样扯淡。传感器只有距离传感器,扫描传感器,双目视觉三种可以使用。

  距离传感器指的是超声波,无线电测距(被宣传为雷达),激光测距(被宣传为激光雷达)。他们都是主动发射声波,电磁波或激光到前方材质,测量回波时间差来确定距离,所以他们适合大障碍的探测,对于小障碍和动障碍只能知道有无,不能知道位置甚至距离也不准,而且对不平整材质(植被)和非固体材质(水面)都有可能有问题。所以这些本应该用于飞行定高的传感器用于避障有问题。

  扫描类传感器就是在测距传感器上加装旋转装置,通过旋转不断探测各个方向的障碍物。常见就是激光扫描测距,有平面和三维,他的最大问题是机械部件寿命和成本高昂。再有就是双目视觉,这种在实验室趴了很多年的设备终于在今年走上台面,效果待检测。通过双目视频的差异计算每个点的距离,跟人眼距离感原理相同。但是只要做好图像处理,从成本和实用来讲这才是最实用的设备。现在就是处理器性能和算法的瓶颈。

  再说说避障,探测到障碍有三种处理方法,停下等指令,规划绕障和自主绕障。停下是最基本的处理方式,遇到大障碍必须这么做。规划绕障适用于小障碍,这种方法经济简单而且可靠性高。自主绕障则需要飞机有规避算法,在机上重新生成航线,还要面临新的问题,我看只有娱乐无人机有这个必要,因为它面对的障碍价值远远大于飞机。

  结论:避障需要进行,但是自主避障不是必须。要看飞行环境和飞机价值来确定。

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