無人機靠什么室內飛行

2018-09-25

  1. 無人機的狀態

  小型室內無人機,需要進行穩定的飛行,首先要進行方位確認,確認自身的空中方位以及飛行狀態,需要使用不同的感應器進行測量,在三維世界里面,飛行器所在的坐標和高度是必須的,比如民航飛機習慣使用GPS測量自身坐標,多普勒效應進行方向和速度的定位,GPS民用化以后,汽車和手機都可以做到這件事了。

  對于多軸心飛行器來說,單純知道自己的坐標和方向速度是不足夠的,因為它們需要調整自己的傾角來調整自己的行動方向和姿態,如果加上自身坐標,飛行方向,還有角速度,無人機需要攜帶測量15種不同狀態的傳感器陣列。

  這15個狀態,是多軸無人機的飛行基礎,當然,單純一種傳感器是沒有辦法測量所有東西的,所以,它們通常使用GPS+慣性計算器+氣壓計+指南針的方式來進行測量。

  2. 綜合導航

  通過對自己進行慣性測量,確認自身在三個維度上的加速度和角速度,通過算法,就可以知道所有的15個狀態量,在GPS出現以前,導彈就是使用這玩意兒進行制導。當然,慣性測量系統總會有點誤差,并且持續累積,而隨著元器件的精密水平下降,誤差累積的速度也就開始上升。

  地磁指南針是用來進行磁場方向的確認,從而設定航線——但是地磁的強度并不高,只要無人機一開始起飛,多數情況下指南針就會罷工,這很讓早期的開發人員抓狂。

  氣壓計就最簡單了……空氣越稀薄,氣壓越低,從而確定自身的高度就越高。

  至于GPS,通過天空上面衛星的相對信息進行定位,最大的缺點就是必須看到天空才能保證準確定位。

  超聲波探測模組,通過回聲探測,能夠輕易的發現數米以內的物體,而缺點是發散很大,感應范圍模糊,所以最好的用途就是正對地面,測量安全高度。

  3.視覺感知

  對比起之前的綜合導航,數字技術發展以后,數碼相機作為一種感應器而被研究,通過對二維度圖像反推現實中物體的三維信息,計算機的視覺成為了一門新興的科學。

  通過一系列復雜的算法,假設二維圖像中物體都是靜止的,那么就可以通過圖像的變化來確認攝像機載體的運動,理論上,只需要一組攝影系統就能夠完成對無人機所有數據的測量,但是視覺傳感器也有屬于自己的缺陷,包括尺度模糊,成像質量差,還有計算量消耗非常大等等,所以,最后它也只能屬于傳感器陣列的一部分。

  通過對一系列傳感器進行整合而保證無人機的所有操作向量能夠準確的被測量,這就是它們能夠在室內能夠被操控的保證。推薦閱讀:室內避障無人機應用

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