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凯发体育-无人机的飞行感知技术解析

2020-09-15 00:56:02

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凯发体育官网:无人机的飞行中感官技术主要用于两个用途,其一是获取给飞行中控制系统,由于飞行中控制系统的主要功能是掌控飞机超过希望姿态和空间方位,所以这部分的感官技术主要测量飞机运动状态涉及的物理量,牵涉到的模块还包括陀螺仪、加速度计、磁罗盘、气压计、GNSS模块以及光流模块等。另一个用途是获取给无人机的自律导航系统,也就是路径和避障规划系统,所以必须感官周围环境状态,比如障碍物的方位,涉及的模块还包括测距模块以及物体检测、跟踪模块等。陀螺仪目前商用无人机广泛用于的是MEMS技术的陀螺仪,因为它的体积小,价格便宜,可以PCB为IC的形式。

MEMS式陀螺仪常用来测量机体绕行自身轴转动的角速率,常用的型号有6050A(Invensense),ADXRS290(ADI),取决于陀螺仪性能的指标还包括测量范围(量程)、灵敏度、稳定性(飘移)以及信噪比等。上面是一个陀螺仪温度飘移测试结果图,测试的环境就是指25℃加剧至50℃,整个过程维持陀螺仪静止不动,陀螺仪的精确输入应当是一个相同的数值。

但从结果来看,两款传感器的实际输入都受到温度变化影响。相比而言,ADXRS290(ADI)的输入数值变化幅度较小,基本上在0.5左右。加速度计加速度计测量的是机体运动的线加速度,但由于地球引力,测量值中还不会包括重力加速度分量,在某些用于情况下必须把这部分乘以。常用的MEMS加速度计传感器型号有6050A(Invensense)和ADXL350(ADI)。

部分传感器生产商为了提升芯片集成度,不会将陀螺仪和加速度计PCB在一起,称作六轴传感器,例如6050A(Inve凯发体育官网nsense)。磁罗盘磁罗盘测量的物理量是地球磁场强度沿机体轴的分量,并依循计算出来出有机体的航向角。常用的MEMS磁罗盘传感器型号有HMC5983L(Honeywell)和QMC5883L(矽睿),两者性能相似,其中前者目前早已投产。磁罗盘主要的性能参数还包括灵敏度、稳定性(飘移)等。

气压计气压计测量的物理量是大气压值,根据该数值可计算出来出有意味著海拔高度。常用的气压计传感器型号还包括MS5611(MEAS)、MS5607(MEAS)以及BMP180(Bosch)。气压计在用于过程中不存在的问题是,在近地面飞行中时,“地面效应”的不存在不会造成飞机周围气体的气压产于与静止状态下的大气有所不同,使得无法用气压计来测算出有高度。

一般来说的解决办法是在降落或迫降时用于其他传感器,比如超声波传感器或激光测距仪。GNSS模块GNSS模块测量的物理量比较比较丰富,主要还包括地理坐标(经纬度)、海拔高度、线速度以及航向角(RTK系统)。常用的GNSS模块生产商还包括瑞士的U-BLOX和加拿大的NOVATEL。

在用于GNSS模块时,卫星信号接管天线的摆放必须要留意电磁干扰的屏蔽,部分有实力的整机生产厂商会根据飞机型号专门自定义卫星信号接管天线。光流模块光流模块是一个较为类似的模块,既可以用来感官机体的运动状态,如测量水平方向的偏移速度,也可以用来感官周围的环境,用于避障的用途。较为少见的光流模块是开源的PX4FLOW。

光流模块一般来说在室内用于,主要是为了解决问题室内卫星信号不佳的问题,另外对于摄制的地面必须有一定纹理图案。|凯发体育官网。

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