紅外避障
紅外線的應(yīng)用我們并不陌生：從電視、空調(diào)的遙控器，到酒店的自動(dòng)門，都是利用的紅外線的感應(yīng)原理。而具體到無(wú)人機(jī)避障上的應(yīng)用，紅外線避障的常見實(shí)現(xiàn)方式就是“三角測(cè)量原理”。
紅外感應(yīng)器包含紅外發(fā)射器與CCD檢測(cè)器，紅外線發(fā)射器會(huì)發(fā)射紅外線，紅外線在物體上會(huì)發(fā)生反射，反射的光線被CCD檢測(cè)器接收之后，由于物體的距離D不同，反射角度也會(huì)不同，不同的反射角度會(huì)產(chǎn)生不同的偏移值L，知道了這些數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)計(jì)算，就能得出物體的距離了。
超聲波避障
超聲波其實(shí)就是聲波的一種，因?yàn)轭l率高于20kHz，所以人耳聽不見，并且指向性更強(qiáng)。
超聲波測(cè)距的原理比紅外線更加簡(jiǎn)單，因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K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(jì)算出測(cè)量距離，再結(jié)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。
超聲波測(cè)距相比紅外測(cè)距，價(jià)格更加便宜，相應(yīng)的感應(yīng)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(duì)于太遠(yuǎn)的障礙物，精度也會(huì)隨著聲波的衰減而降低，此外，對(duì)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。
激光避障
激光避障與紅外線類似，也是發(fā)射激光然后接收。不過(guò)激光傳感器的測(cè)量方式很多樣，有類似紅外的三角測(cè)量，也有類似于超聲波的時(shí)間差+速度。但無(wú)論是哪種方式，激光避障的精度、反饋速度、抗干擾能力和有效范圍都要明顯優(yōu)于紅外和超聲波。
但這里注意，不管是超聲波還是紅外、亦或是這里的激光測(cè)距，都只是一維傳感器，只能給出一個(gè)距離值，并不能完成對(duì)現(xiàn)實(shí)三維世界的感知。當(dāng)然，由于激光的波束極窄，可以同時(shí)使用多束激光組成陣列雷達(dá)，近年來(lái)此技術(shù)逐漸成熟，多用于自動(dòng)駕駛車輛上，但由于其體積龐大，價(jià)格昂貴，故不太適用于無(wú)人機(jī)。
視覺避障
解決機(jī)器人如何“看”的問(wèn)題，也就是大家常聽到的計(jì)算機(jī)視覺(Computer Vision)。其基礎(chǔ)在于如何能夠從二維的圖像中獲取三維信息，從而了解我們身處的這個(gè)三維世界。
視覺識(shí)別系統(tǒng)通常來(lái)說(shuō)可以包括一個(gè)或兩個(gè)攝像頭。單一的照片只具有二維信息，猶如2D電影，并無(wú)直接的空間感，只有靠我們自己依靠“物體遮擋、近大遠(yuǎn)小”等生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)X補(bǔ)。
故單一的攝像頭獲取到的信息及其有限，并不能直接得到我們想要的效果(當(dāng)然能夠通過(guò)一些其他手段，輔助獲取，但是此項(xiàng)還不成熟，并沒有大規(guī)模驗(yàn)證)。類比到機(jī)器視覺中，單個(gè)攝像頭的圖片信息無(wú)法獲取到場(chǎng)景中每個(gè)物體與鏡頭的距離關(guān)系，即缺少第三個(gè)維度。
其實(shí)，各個(gè)避障技術(shù)在無(wú)人機(jī)上都有用武之地，只是應(yīng)用場(chǎng)景有所不同，特別對(duì)于前視避障而言，有些技術(shù)就不適用了。
紅外和超聲波技術(shù)，因?yàn)槎夹枰鲃?dòng)發(fā)射光線、聲波，所以對(duì)于反射的物體有要求，比如：紅外線會(huì)被黑色物體吸收，會(huì)穿透透明物體，還會(huì)被其他紅外線干擾;而超聲波會(huì)被海綿等物體吸收，也容易被槳葉氣流干擾。
而且，主動(dòng)式測(cè)距還會(huì)產(chǎn)生兩臺(tái)機(jī)器相互干擾的問(wèn)題。相比之下，雖然雙目視覺也對(duì)光線有要求，但是對(duì)于反射物的要求要低很多，兩臺(tái)機(jī)器同時(shí)使用也不會(huì)互相干擾，普適性更強(qiáng)。
最重要的是，常見的紅外和超聲波目前都是單點(diǎn)測(cè)距，只能獲得特定方向上的距離數(shù)據(jù)，而雙目視覺可以在小體積、低功耗的前提下，獲得眼前場(chǎng)景的比較高分辨率的深度圖，這就讓避障功能有了更多的發(fā)展空間，比如避障之后的智能飛行、路徑規(guī)劃等。
激光技術(shù)雖然也能實(shí)現(xiàn)類似雙目視覺的功能，但是受限于技術(shù)發(fā)展，目前的激光元件普遍價(jià)格貴、體積大、功耗高，應(yīng)用在消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)上既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用。
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