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測距為避障的基礎,并有多種技術(shù)可以實(shí)現測距,包含無(wú)線(xiàn)射頻(Radio Frequency;RF)、超音波(Ultrasonic)、紅外線(xiàn)(Infrared)以及激光/雷射(Laser)等。這些技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn),且成本也有差異性。近年來(lái)隨著(zhù)機器人(Robot)、無(wú)人機(Drone)、無(wú)人搬運車(chē)、自動(dòng)駕駛等新概念系統的興起,連帶刺激測距與避障(Obstacle Avoidance)技術(shù)需求。
何為避障?那就是根據物體擁有的各種感官器件,對于外界的阻礙到物體的運動(dòng)方向的作出各種躲避障礙的動(dòng)作,并繼續打斷前的動(dòng)作,這個(gè)過(guò)程就是避障。避障技術(shù)作為增加無(wú)人機安全飛行的保障也隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展日新月異。無(wú)人機在飛行過(guò)程中,通過(guò)其傳感器收集周邊環(huán)境的信息,測量距離從而做出相對應的動(dòng)作指令,從而達到「避障」的作用。測距是避障的基本要求,實(shí)際上超聲波感應器在消費級無(wú)人機很常見(jiàn),不過(guò)多是裝在機身下部,用以測量距離地面的高度。
目前,無(wú)人機的避障技術(shù)中最為常見(jiàn)的是紅外線(xiàn)傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器以及視覺(jué)傳感器。
紅外線(xiàn)與激光屬光電半導體技術(shù),分別運用紅外線(xiàn)二極管(Infrared Light-Emitting Diode;IR LED)及激光二極管(Laser Diode;LD)的發(fā)波,而后接收回波來(lái)辨識物體的距離,紅外線(xiàn)技術(shù)適合短距離運用,激光技術(shù)則適合長(cháng)距離范疇。另外,常見(jiàn)的避障技術(shù)還有無(wú)線(xiàn)射頻、超音波技術(shù)等,它們則常見(jiàn)于汽車(chē)領(lǐng)域應用。而超聲波測距其實(shí)是一種比較成熟的測距技術(shù),而成本相對較低,目前被大量應用于家用汽車(chē)倒車(chē)雷達上,但是其測量距離較近,而且對反射面有著(zhù)一定的要求,因此常被用來(lái)測量無(wú)人機與地面之間的距離,而非與障礙物之間的距離。
當下無(wú)人機測距一般是通過(guò)測距類(lèi)有效負載測量無(wú)人機到某物體的距離,通過(guò)特定波的波長(cháng),波速,反饋時(shí)間就可以計算。工釆網(wǎng)為無(wú)人機測距避障提供了相對應的超聲波避障傳感器 - MB1043解決方案。
超聲波避障原理中超聲波其實(shí)就是聲波的一種,因為頻率高于20kHz,所以人耳聽(tīng)不見(jiàn),并且指向性更強。超聲波測距的原理比紅外線(xiàn)更加簡(jiǎn)單,因為聲波遇到障礙物會(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,就能輕松計算出測量距離,再結合發(fā)射器和接收器的距離,就能算出障礙物的實(shí)際距離,如下圖所示。超聲波測距相比紅外測距,價(jià)格更加便宜,相應的感應速度和精度也遜色一些。同樣,由于需要主動(dòng)發(fā)射聲波,所以對于太遠的障礙物,精度也會(huì )隨著(zhù)聲波的衰減而降低,此外,對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。
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,它在設計上,不僅對干擾噪音做了處理,具備抗噪音干擾能力。而且對于大小不同的目標,和變化的供電電壓,做了靈敏度的補償。另外還具備標準的的內部溫度補償,使得測量出來(lái)的距離數據更加精準。應用于室內環(huán)境,它是一款很不錯的低成本解決方案!