无人机避障应用

2018-11-22

  电力巡检无人机作业环境复杂,为避免无人机飞行中碰撞障碍物或线路,确保飞行安全,必须要考虑无人机自动检测障碍物并避让的技术。目前,电力巡检无人机避障技术主要有两个发展方向,分别是基于雷达测距及基于视觉定位的无人机避障技术。

  无论是基于雷达测距,是基于视觉定位的避障技术,都是通过机载雷达或视觉定位装置对无人机周围进行扫描探测,得到无人机与障碍物的相对位置及速度等数据,并发送到飞控系统,经避障程序处理得到避障解决方案,并控制无人机做出响应。目前,视觉定位技术应用刚起步,尚不成熟,且对于输电线路的导地线等纤细物体,不能有效识别;激光雷达避障技术在各领域的大型无人机上已取得较为成熟的应用效果,但由于激光雷达重量、体积大,难以应用于电力巡检的中小型无人机上。针对这一问题,采用基于毫米波雷达测距的无人机避障技术。

  毫米波雷达在电力巡检无人机避障测距应用中的优势主要体现在以下方面。

  1)雷达采用一路发射天线和两路接收天线,收发天线分离设计使得雷达收发链路具有高隔离度,提高了雷达目标探测的动态范围,有效探测距离可达50m。

  2)多接收天线的设计使得雷达获得目标回波细微的相位差,让雷达具备精准的测角能力,探测精度达±0.1m,能有效识别导地线。

  3)雷达天线在方位面设计为宽波束,在俯仰面设计为窄波束,并且采用泰勒算法对方位面进行低副瓣综合。这样的设计使雷达在方位面上具有140°的宽视角,同时低副瓣使雷达不易受地面目标的干扰,显著提高雷达的探测性能。

  4)高精度数字锁相电路负责射频基带的调制与解调。高性能数字信号处理芯片负责完成目标检测与跟踪,刷新频率达50Hz,能在20ms内准确地对目标进行定位,并通过CAN接口输出数据。

  基于以上优势,高集成度毫米波雷达尤其适于作为电力巡检中小型无人机避障系统的感测装置,其毫米波宽带线性调频技术能实现对导地线等纤细目标的探测,通过数据转发为飞控系统做出避障策略提供依据,避免无人机误撞输电线路或其他障碍物的事故发生。