Ultraschallsensoren - UAV System zur Vermeidung von Hindernissen

- Jan 18, 2018-


Mit der schrittweisen Verbesserung des materiellen Lebensstandards haben sich immer mehr fortschrittliche Produkte aus Wissenschaft und Technologie zu Spielzeugen entwickelt. Rückblickend waren die Spielzeuge in unseren Händen Papierflieger, Murmeln und mit Gas befeuerte Munition, die wohlhabende Kinder kaufen konnten. Im Handumdrehen 15 bis 20 Jahre später, unsere erwachsenen Kinder und unsere Spielzeuge Es wurde ein kleiner Computer am Handgelenk oder eine GoPro-Bewegungskamera, die in der Lage ist, 4K-Bilder mit hoher Bildrate in der Handfläche aufzuzeichnen.

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In dem ganzen "Spielzeug" sind Drohnen wahrscheinlich die teuersten, die meisten mögen keine Klasse von Spielzeug. Sie werden mit Strom versorgt, heben sich durch Multi-Rotor-Flüge und luftgestützte HD-Kameras für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Luftaufnahmen und Geo-Mapping. Es kann gesagt werden, dass UAV wegen seiner bequemen Verwendung und leistungsstarken Funktionen von einem Spielzeug zu einem Mehrzweck-Technologieprodukt aufgerüstet wurde.

 

Aber zur gleichen Zeit, UAVs sind immer aus sozialen Nachrichten wegen der Sicherheitsprobleme. Vor einigen Monaten ist eine Drohne aus Xinjiang auf dem Rasen des Weißen Hauses abgestürzt, wo die Vereinigten Staaten ihr Zuhause halten, was zu großer Besorgnis über den sicheren Betrieb von unbemannten Luftfahrzeugen führt. Die US-amerikanische Flugverkehrskontrollbehörde FAA hat in der Vergangenheit auch die kommerzielle Nutzung von Drohnen für verwandte Themen streng überwacht, bis die ersten FAA-zugelassenen kommerziellen UAVs nur wenige Tage alt waren (19. Juli 2015) Expresszustellung.

 

UAVs wollen sich weiter entwickeln, neben der Akkulaufzeit, funktionale Verbesserungen, Sicherheit ist ein unbestreitbarer Aspekt. Im Laufe der Zeit, im Jahr 2015, konzentrieren sich große kommerzielle UAV-Hersteller auf der Welt auf Obstacle Avoidance als Produktfokus. Heute, um Ihnen von dem Mainstream-UAV, der derzeit auf dem Markt ist, zu erzählen, wie Xinjiang, Parrot und so, haben wir das automatische Hindernisvermeidungssystem eingeführt?

 

Nach Besuchen und Interviews finden wir, dass es hauptsächlich drei Hauptarten von Hindernisvermeidungssystemen für elektrische Mehrrotor-UAVs gibt: Ultraschallsensoren / Ultraschallwandler, TOFs und relativ komplexe zusammengesetzte Verfahren, die aus mehreren Entfernungsmessmethoden und visueller Bildverarbeitung bestehen.

 

Ultraschall: Ein vergleichendes Bild der Metapher ist die Fledermaus. Das fliegende Säugetier, das Ultraschall durch die spezielle Struktur des Kehlkopfes im Mund aussendet, reflektiert, wenn Ultraschall auf Beute oder Hindernisse trifft, und Fledermäuse können spezielle Hörsysteme verwenden, um das reflektierte Signal zu empfangen, um das Ziel zu erkennen.

 

Ultraschall ist das einfachste Entfernungsmesssystem, die meiste Zeit, die im Entfernungsmesssystem angetroffen wird, ist der Einsatz dieser Technologie, am häufigsten ist das Auto-Rückfahrradar. In der Drohne mit gerichteten Ultraschall-Sender und Empfänger ausgestattet, und dann Zugriff auf das Flugsteuerungssystem sein kann.

 

Die Anwendung eines Ultraschall-Hindernisvermeidungssystems in UAV hat jedoch auch offensichtliche Interferenzprobleme. Obwohl das Ultraschall-Hindernisvermeidungssystem nicht Licht, Staub und Rauch ausgesetzt wird, wird es in manchen Szenarien durch Schallwellen beeinträchtigt. Zweitens, wenn die Oberfläche des Objekts nicht in der Lage ist, die Ultraschallwelle zu reflektieren, wird die effektive Entfernung des Hindernisvermeidungssystems reduziert und das potentielle Sicherheitsrisiko wird signifikant erhöht. Im Allgemeinen beträgt die effektive Entfernung der Ultraschallwelle 5 Meter. Das entsprechende reflektierende Objekt besteht aus Betonboden. Wenn das Material kein glatter Körper ist, wie etwa ein Teppich, wird die Reflexion und der Empfang der Ultraschallwelle problematisch sein.

 

Bei UAVs sollte dieses Ultraschallsensor-Ultraschallsystem in mehrere Richtungen platziert werden, z. B. um die vier Richtungen herum. Sie können schweben und fliegen, um die Umgebung zu überwachen. und unter dem Rumpf und darüber platziert, können Sie vermeiden, auf Hindernisse oder den Boden zu schnell beim Starten, Absteigen und Landen.

 

TOF: Gewöhnlich ist es die Vorderseite des Ultraschalls in Licht zu ersetzen. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Lichtzeit zu erkennen, und die andere ist die Phase des Lichts. Aber im Allgemeinen wird das Licht herausgeschossen, und dann wird das zurückreflektierte Licht erkannt und dann festgestellt, ob sich Hindernisse um das UAV herum befinden, geometrische Abstände und so weiter.

 

Das TOF-Hindernisvermeidungssystem verwendet eine optische Phasendetektion. In gleicher Weise wie die Ultraschallwellen werden auch die Lichtwellen gestört. Gegenwärtig stellt die Lichtverschmutzung zwischen Gebäuden in der städtischen Umgebung ein Problem für das TOF-Hindernisvermeidungssystem dar. Das vom System emittierte Licht muss das Hauptenergieband des Sonnenlichts meiden und das Sonnenlicht vor direkter Abstrahlung, Reflexionen und anderen Hindernissen zum Hindernisvermeidungssystem schützen.

 

Was die effektive Entfernung des TOF-Systems betrifft, misst TOF derzeit Distanzen von bis zu 10 Metern in Gebäuden und etwa 5 Metern, wenn die Blendung im Freien stört.

 

Das TOF-System dreht sich schnell während des Schwebens und dreht sich 2-5 Umdrehungen pro Sekunde. Dies liegt daran, dass das System während der Rotation schnell den 360 ° -Bereich um den effektiven Radius herum scannen kann, um das Hindernis mit einer höheren Geschwindigkeit zu finden und dann Anweisungen an das Flugsteuerungssystem zu geben, um die Position einzustellen, um die umliegenden Personen zu verhindern oder Sachbeschädigung; während des Fluges hört das TOF-System auf sich zu drehen, nur das Licht in die Richtung des Vorlaufs. Wenn in der Richtung des im Freien festgelegten effektiven Abstandes auf 8-10 Meter erhöht werden. Bei einer typischen Drohne beträgt die Flugdistanz etwa 10 Meter, 1 Sekunde nach dem Erkennen der Reaktionszeit des Hindernisses kann die Drohne mit einer größeren Beschleunigung aufhören, sich vorwärts zu bewegen, was ausreichend ist.

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Für die Ultraschallsensoren gelten OSENONs 40C16T / R-1 zur Detektion. Die Hinderniserkennung kann in insgesamt fünf Richtungen vor, zurück, links, rechts und unten durchgeführt werden, und der Erkennungsmechanismus ist in zwei Teile unterteilt, deren Verhältnis Ultraschall und maschinelles Sehen ist. Das heißt, zusätzlich zu dem herkömmlichen Ultraschallmodul werden Kameras speziell in fünf Richtungen angeordnet, um visuelle Bilder zu erfassen, und dann zur Berechnung direkt an einen integrierten Intel Atom Bay Trail-Prozessor übertragen. Darüber hinaus arbeitet Parrot, das früher auf dem Markt für Verbraucher-UAVs auftrat, mit Nvidia bei der Vermeidung von Hindernissen zusammen und verwendet ein hybrides Hindernisvermeidungssystem, das die maschinelle Bildverarbeitung einschließt.

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