超声波避障无人机

2018-11-26

  超声波其实就是声波的一种,超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。一个比较形象的比喻就是蝙蝠。这种飞行类哺乳动物,通过口腔中喉部的特殊构造来发出超声波,当超声波遇到猎物或者障碍的时候就会反射回来,蝙蝠可以用特殊的听觉系统来接收反射回来的信号,从而探测目标的距离,确定飞行路线。超声波是最简单的测距系统,绝大部分生活中遇到的测距系统都是使用的这种技术,最常见的就是汽车的倒车雷达。在无人机上加装定向的超声波发射和接收器,然后将其接入飞控系统即可。

  但是,超声波在无人机避障系统的应用中也有比较明显的干扰问题。虽然超声波避障系统不会受到光线、粉尘、烟雾,但在部分场景下也会受到声波的干扰。

  其次,如果物体表面反射超声波的能力不足,避障系统的有效距离就会降低,安全隐患会显著提高。一般来说,超声波的有效距离是5米,对应的反射物体材质是水泥地板,如果材质不是平面光滑的固体物,比如说地毯,那么超声波的反射和接收就会出问题。

  无人机避障系统

  对于无人机来说,这种超声波系统应该放在多个方向,比如放在前后左右四个方向,可以在悬停和飞行的时候对周围保持监控;而放在机身下方和上方,则可以在起飞、下降以及降落的时候避免速度太快碰到障碍物或者地面。

  往往人们总喜欢拿超声波于红外线做对比,那是由于超声波测距的原理比红外线更加简单,因为声波遇到障碍物会反射,而声波的速度已知,所以只需要知道发射到接收的时间差,就能轻松计算出测量距离,再结合发射器和接收器的距离,就能算出障碍物的实际距离。推荐阅读:避障无人机-视觉避障

  超声波测距相比红外测距,价格更加便宜,相应的感应速度和精度也逊色一些。同样,由于需要主动发射声波,所以对于太远的障碍物,精度也会随着声波的衰减而降低,此外,对于海绵等吸收声波的物体或者在大风干扰的情况下,超声波将无法工作。