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每一架無人機都需要避障嗎?避障竟不是剛需

2019-06-30 16:16 性質:轉載 作者:楊炯 來源:北航無人系統研究院
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隨著新一輪娛樂類無人機的發布,避障再一次成為熱點。無人機為什么要避障,怎么避障,有哪些技術和坑點?今天來扒一扒。無人機本...

  隨著新一輪娛樂類無人機的發布,避障再一次成為熱點。無人機為什么要避障,怎么避障,有哪些技術和坑點?今天來扒一扒。

  無人機本來在高空穿梭,不知障礙為何物。可是多旋翼的普及改變了一切。植保,運貨,勘測,穿越,娛樂,拍照等等低空應用成為常態。于是地面各種障礙物變得突兀起來,變得值錢,能夠炒作了。于是大大小小的無人機無論是否必須,都開始談論避障。什么是避障?簡單的說就是躲避航線或飛行中遇到的物體,避免雙方損傷,注意是雙方。怎么避障?要解決三個問題1,有哪些類型的障礙。2,怎么定位障礙。3,怎么躲避。

避障示意圖/圖 來源網絡

  簡單的說障礙物有三種類型:大障礙,小障礙,動障礙。大障礙是不可逾越的比如墻,樓,山等等,對于這種障礙只能停不能避。小障礙是電線桿,樹木等等可以躲避的障礙。動障礙就是人畜鳥,有人說飛過來一塊石頭,好吧,也算是。對于后兩種障礙,大部分廠家含糊其辭,因為真正做到避障,知道障礙還要知道它的位置;躲避障礙還要知道往哪躲。并不是探測就繞開說起來這么簡單,需要一系列傳感器和算法配合。而且真的需要么?

  我們看看動障礙都是在娛樂過程中才會出現,工業作業遇到的基本都是不動的小障礙,那么為什么不能勘測用航線避開呢?樹是死的人是活的啊,避障真的必須么?有人說作業過程也有鳥啊,那有人機為什么不做避障?道理很簡單,規避動作有可能遇到新的障礙,導致新的控制問題。飛機不是玩具,不能為躲避已知危險而陷入未知危險,只能提高飛機抗撞性能來解決。只有娛樂無人機需要,因為飛機自己不值錢,撞上人和建筑損失更大些。

  避障用的傳感器是現在宣傳中最大的坑點!所謂避障傳感器是不存在的,因為傳感器只能探測不能躲避。這就像能寫文章的都叫作家一樣扯淡。傳感器只有距離傳感器,掃描傳感器,雙目視覺三種可以使用。

  距離傳感器指的是超聲波,無線電測距(被宣傳為雷達),激光測距(被宣傳為激光雷達)。他們都是主動發射聲波,電磁波或激光到前方材質,測量回波時間差來確定距離,所以他們適合大障礙的探測,對于小障礙和動障礙只能知道有無,不能知道位置甚至距離也不準,而且對不平整材質(植被)和非固體材質(水面)都有可能有問題。所以這些本應該用于飛行定高的傳感器用于避障有問題。

  掃描類傳感器就是在測距傳感器上加裝旋轉裝置,通過旋轉不斷探測各個方向的障礙物。常見就是激光掃描測距,有平面和三維,他的最大問題是機械部件壽命和成本高昂。再有就是雙目視覺,這種在實驗室趴了很多年的設備終于在今年走上臺面,效果待檢測。通過雙目視頻的差異計算每個點的距離,跟人眼距離感原理相同。但是只要做好圖像處理,從成本和實用來講這才是最實用的設備。現在就是處理器性能和算法的瓶頸。

  再說說避障,探測到障礙有三種處理方法,停下等指令,規劃繞障和自主繞障。停下是最基本的處理方式,遇到大障礙必須這么做。規劃繞障適用于小障礙,這種方法經濟簡單而且可靠性高。自主繞障則需要飛機有規避算法,在機上重新生成航線,還要面臨新的問題,我看只有娛樂無人機有這個必要,因為它面對的障礙價值遠遠大于飛機。

  結論:避障需要進行,但是自主避障不是必須。要看飛行環境和飛機價值來確定。

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