在所有的“玩物”中，無(wú)人機(jī)恐怕是最為昂貴、最不像玩具的一類(lèi)。它們由電驅(qū)動(dòng)，通過(guò)多旋翼獲得升力飛行，機(jī)載了高清攝像頭可以用于航拍、地理測(cè)繪等多種用途。可以說(shuō)，無(wú)人機(jī)因其便捷的使用方式和強(qiáng)大的功能，已經(jīng)從玩具升格，成為一款多用途的科技產(chǎn)品。
但是與此同時(shí)，無(wú)人機(jī)卻總是因?yàn)榘踩詥?wèn)題，不合時(shí)宜地出現(xiàn)在各種社會(huì)新聞里。幾個(gè)月前，一架大疆無(wú)人機(jī)墜毀在美國(guó)總統(tǒng)居住地白宮的草坪上，引 起了人們對(duì)于無(wú)人機(jī)安全操作的廣泛關(guān)注。美國(guó)空管機(jī)構(gòu)FAA也在過(guò)去一直因?yàn)橄嚓P(guān)問(wèn)題，對(duì)于無(wú)人機(jī)的商業(yè)化使用進(jìn)行嚴(yán)格的管控，直到幾天前（2015年7 月19號(hào)）才有第一個(gè)FAA允許的商用無(wú)人機(jī)快遞成功送出。
無(wú)人機(jī)想要繼續(xù)發(fā)展，除了續(xù)航、功能進(jìn)步之外，安全性也是不可小覷的方面。時(shí)間進(jìn)入2015年，世界上主要的消費(fèi)級(jí)、商業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)制造商都開(kāi)始 將“避障系統(tǒng)”（Obstacle Avoidance）當(dāng)做產(chǎn)品重點(diǎn)來(lái)提。今天，就來(lái)給大家介紹一下，目前市面上主流的無(wú)人機(jī)，比如大疆、Parrot等都分別采用了什么樣的自動(dòng)避障系 統(tǒng)。
經(jīng)過(guò)走訪問(wèn)詢(xún)，我們發(fā)現(xiàn)主流的電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)主要有三種，分別是超聲波、TOF，以及相對(duì)更復(fù)雜的，由多種測(cè)距方法和視覺(jué)圖像處理組成的復(fù)合型方法。
超聲波：一個(gè)比較形象的比喻就是蝙蝠。這種飛行類(lèi)哺乳動(dòng)物，通過(guò)口腔中喉部的特殊構(gòu)造來(lái)發(fā)出超聲波，當(dāng)超聲波遇到獵物或者障礙的時(shí)候就會(huì)反射回來(lái)，蝙蝠可以用特殊的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)來(lái)接收反射回來(lái)的信號(hào)，從而探測(cè)目標(biāo)的距離，確定飛行路線。
超聲波是最簡(jiǎn)單的測(cè)距系統(tǒng)，絕大部分生活中遇到的測(cè)距系統(tǒng)都是使用的這種技術(shù)，最常見(jiàn)的就是汽車(chē)的倒車(chē)?yán)走_(dá)。在無(wú)人機(jī)上加裝定向的超聲波發(fā)射和接收器，然后將其接入飛控系統(tǒng)即可。
但是，超聲波在無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)的應(yīng)用中也有比較明顯的干擾問(wèn)題。深圳零度無(wú)人機(jī)的CEO楊建軍指出，雖然超聲波避障系統(tǒng)不會(huì)受到光線、粉塵、煙 霧，但在部分場(chǎng)景下也會(huì)受到聲波的干擾。其以，如果物體表面反射超聲波的能力不足，避障系統(tǒng)的有效距離就會(huì)降低，安全隱患會(huì)顯著提高。一般來(lái)說(shuō)，超聲波的 有效距離是5米，對(duì)應(yīng)的反射物體材質(zhì)是水泥地板，如果材質(zhì)不是平面光滑的固體物，比如說(shuō)地毯，那么超聲波的反射和接收就會(huì)出問(wèn)題。
對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，這種超聲波系統(tǒng)應(yīng)該放在多個(gè)方向，比如放在前后左右四個(gè)方向，可以在懸停和飛行的時(shí)候?qū)χ車(chē)３直O(jiān)控；而放在機(jī)身下方和上方，則可以在起飛、下降以及降落的時(shí)候避免速度太快碰到障礙物或者地面。
TOF：通俗一點(diǎn)講，就是把前面的超聲波換成光。檢測(cè)方法有兩種一種是光的時(shí)間，另一種是光的相位。但是總的來(lái)說(shuō)，都是把光打出去，然后檢測(cè)反射回來(lái)的光，進(jìn)而判斷無(wú)人機(jī)的周?chē)欠裼姓系K物，距離幾何等等。
零度最近展示的無(wú)人機(jī)TOF避障系統(tǒng)，使用的就是光相位檢測(cè)。和超聲波同樣，光波也會(huì)受到干擾，而目前城市環(huán)境下樓宇間的光污染，給TOF避障系統(tǒng)帶來(lái)了難題，系統(tǒng)發(fā)出的光，必須避開(kāi)太陽(yáng)光的主要能量波段，從而避免太陽(yáng)光的直射、反射等對(duì)避障系統(tǒng)造成干擾。
至于TOF系統(tǒng)的有效距離，“目前，TOF在室內(nèi)測(cè)量距離最大可以到10米，室外強(qiáng)光干擾的話，5米左右吧。”楊建軍介紹稱(chēng)。
在懸停狀態(tài)下，TOF系統(tǒng)會(huì)一直保持快速旋轉(zhuǎn)，每秒鐘旋轉(zhuǎn)2-5圈。這是因?yàn)椋谛D(zhuǎn)的過(guò)程中系統(tǒng)就可以完成對(duì)周?chē)行О霃絻?nèi)的360°范圍進(jìn) 行快速掃描，從而用較快的速度發(fā)現(xiàn)障礙，然后對(duì)飛控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整位置的指令，避免對(duì)周?chē)娜嘶蜇?cái)物造成傷害；當(dāng)在飛行的過(guò)程中，TOF系統(tǒng)則會(huì)停止旋轉(zhuǎn)， 只把光發(fā)射到前進(jìn)的方向上。固定方向的時(shí)候，在室外的有效距離可以增加到8-10米。“對(duì)于一般無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，美妙的飛行距離也就是10米左右，檢測(cè)到障礙 物之后1秒的反應(yīng)時(shí)間，無(wú)人機(jī)可以用一個(gè)較大的加速度來(lái)停止前進(jìn)，這就足夠了，”楊建軍解釋道。
復(fù)合型、機(jī)器視覺(jué)避障系統(tǒng)：像大疆這樣全球知名度更高的無(wú)人機(jī)技術(shù)公司，在避障系統(tǒng)的選用上則更加先進(jìn)。大疆在2015年6月初推出了一個(gè)全新的官方智能避障系統(tǒng)“Guidance”，配套一個(gè)全新的可開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)平臺(tái)“經(jīng)緯”系列（Matrice 100）使用。
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