盘点无人机避障技术原理及厂商

　　什么是无人机避障技术？

　　顾名思义就是无人机自主躲避障碍物的智能技术。很多玩过无人机的小伙伴们 都知道，有避障功能的无人机和没有避障功能的无人机，可以说体验是大不相同的！无人机自动避障系统能够及时地避开飞行路径中的障碍物，极大地减少因为操作失误而带来的各项损失。在减少炸机事故次数的同时，还能给无人机新手极大的帮助！

　　无人机避障技术发展阶段和趋势

　　根据目前无人机避障技术的发展以及其未来的研究态势，有资料分析认为无人机避障技术可分为三个阶段，一是感知障碍物阶段；二是绕过障碍物阶段；三是场景建模 和路径搜索阶段。这三个阶段其实是无人机避障技术的作用过程。从无人机发现障碍物，到可以自动绕开障碍物，再达到自我规划路径的过程。

　　可能有人会问无人机达到第一个"发现障碍物"的阶段不就很容易避开障碍物了？这第二个阶段是不是有些多余！其实不然，无人机避障的三个阶段的划分都是有技术作为依据的。其每个阶段具体的技术分析如下：

　　第一阶段，无人机只能是简单地感知障碍物。当无人机遇到障碍物时，能快速地识别，并且悬停下来，等待无人机驾驶者的下一步指令！

　　第二阶段，无人机能够获取障碍物的深度图象，并由此精确感知障碍物的具体轮廓，然后自主绕开障碍物！这个阶段是摆脱飞手操作，实现无人机自主驾驶的阶段！

　　第三阶段，无人机能够对飞行区域建立地图模型然后规划合理线路！这个地图不能仅仅是机械平面模型，而应该是一个能够实时更新的三维立体地图！这将是目前无人机避障技术的最高阶段！

　　目前，市面上主流的电动多旋翼无人机避障系统主要有三种，分别是超声波、TOF（激光雷达测距的一种）以及正有望成为主流的视觉测距。以下是国内外无人机避障技术最新应用案例。

　　1、零度Xplorer 2：激光雷达TOF测距

　　TOF是TIme of flight的简写，直译为飞行时间。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行（往返）时间来得到目标物距离。

　　使用这种方式光波容易受到干扰，系统发出的光，必须避开太阳光的主要能量波段，从而避免太阳光的直射、反射等对避障系统造成干扰。该原理需要非常精准的时间测量，需要专用处理芯片，而芯片价格则较为高昂。

　　零度在CES2016上发布的Xplorer 2，采用的便是TOF测距方案。无人机上的"蘑菇头"就是自动避障模块，该避障模块可以实现在6m有效避障距离内，以每秒50次的速率实现360°全方位扫描。

　　Xplorer 2自动避障模块

　　2、昊翔Typhoon H：Realsense（单目+结构光）

　　Realsense 的技术原理是，它采用了"主动立体成像原理"，模仿了人眼的"视差原理"，通过打出一束红外光，以左红外传感器和右红外传感器追踪这束光的位置，然后用三角定位原理来计算出 3D 图像中的"深度"信息。通过配有深度传感器和全1080p彩色镜头，能够精确识别手势动作、面部特征、前景和背景，进而让设备理解人的动作和情感。据 Intel方面对外透露的数据，Realsense的有效测距可达10米。

　　Realsense属于"单目+结构光"，即单个摄像头加结构光 发射器构成深度摄像头。不过结构光却是个"见光死"，"结构光只适合暗环境、室内。为啥intel弄个仿热带雨林的暗环境？因为会受到干扰啊！"雷动云合 创始人廖鸿宇说，由于将3D深度摄像头改为2D深度摄像头，其"单目+结构光"的智能导航模块只需200元。

　　Typhoon H整合了Intel的Realsense模块

　　3、大疆精灵Phantom 4：双目视觉+超声波

　　双目的测距原理，就像我们人类的两个眼睛，看到的图像不一样，假如同一个点，两个眼睛看到两张图像是存在差异的，而通过三角测距是可以测出这个点的距离。

　　双目视觉系统原理图

　　Phantom 4增加了双目避障，其实是沿用了guidance的核心算法，能够识别最近0.7米，最远15米的障碍物；水平视角 60°，垂直视角为30°。双目视觉的优势体现在，在远距离，双目视觉能保证三维精准信息，比如远处的两座山能看出一个近一个远。当然，远处的小目标是不可以的。

　　Phantom 4 下视视觉定位模块

　　4、极飞：夜间避障采用主动近红外照射技术

　　极飞做夜间避障是因为他们的多数植保作业是在夜间进行。其实他们实现夜间避障的原理并不复杂。

先说避障原理，向前避障是双目避障，它利用成像设备的两只眼睛来获取被测 物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差来获取物体的三维信息，包括摄像头与物体的距离和物体之间的距离等。是基于视差原理，