在所有的“玩物”中，無人機恐怕是最為昂貴、最不像玩具的一類。它們由電驅動，通過多旋翼獲得升力飛行，機載了高清攝像頭可以用于航拍、地理測繪等多種用途?？梢哉f，無人機因其便捷的使用方式和強大的功能，已經(jīng)從玩具升格，成為一款多用途的科技產(chǎn)品。
但是與此同時，無人機卻總是因為安全性問題，不合時宜地出現(xiàn)在各種社會新聞里。幾個月前，一架大疆無人機墜毀在美國總統(tǒng)居住地白宮的草坪上，引 起了人們對于無人機安全操作的廣泛關注。美國空管機構FAA也在過去一直因為相關問題，對于無人機的商業(yè)化使用進行嚴格的管控，直到幾天前（2015年7 月19號）才有第一個FAA允許的商用無人機快遞成功送出。
無人機想要繼續(xù)發(fā)展，除了續(xù)航、功能進步之外，安全性也是不可小覷的方面。時間進入2015年，世界上主要的消費級、商業(yè)級無人機制造商都開始 將“避障系統(tǒng)”（Obstacle Avoidance）當做產(chǎn)品重點來提。今天，就來給大家介紹一下，目前市面上主流的無人機，比如大疆、Parrot等都分別采用了什么樣的自動避障系 統(tǒng)。
經(jīng)過走訪問詢，我們發(fā)現(xiàn)主流的電動多旋翼無人機避障系統(tǒng)主要有三種，分別是超聲波、TOF，以及相對更復雜的，由多種測距方法和視覺圖像處理組成的復合型方法。
超聲波：一個比較形象的比喻就是蝙蝠。這種飛行類哺乳動物，通過口腔中喉部的特殊構造來發(fā)出超聲波，當超聲波遇到獵物或者障礙的時候就會反射回來，蝙蝠可以用特殊的聽覺系統(tǒng)來接收反射回來的信號，從而探測目標的距離，確定飛行路線。
超聲波是最簡單的測距系統(tǒng)，絕大部分生活中遇到的測距系統(tǒng)都是使用的這種技術，最常見的就是汽車的倒車雷達。在無人機上加裝定向的超聲波發(fā)射和接收器，然后將其接入飛控系統(tǒng)即可。
但是，超聲波在無人機避障系統(tǒng)的應用中也有比較明顯的干擾問題。深圳零度無人機的CEO楊建軍指出，雖然超聲波避障系統(tǒng)不會受到光線、粉塵、煙 霧，但在部分場景下也會受到聲波的干擾。其以，如果物體表面反射超聲波的能力不足，避障系統(tǒng)的有效距離就會降低，安全隱患會顯著提高。一般來說，超聲波的 有效距離是5米，對應的反射物體材質(zhì)是水泥地板，如果材質(zhì)不是平面光滑的固體物，比如說地毯，那么超聲波的反射和接收就會出問題。
對于無人機來說，這種超聲波系統(tǒng)應該放在多個方向，比如放在前后左右四個方向，可以在懸停和飛行的時候對周圍保持監(jiān)控；而放在機身下方和上方，則可以在起飛、下降以及降落的時候避免速度太快碰到障礙物或者地面。
TOF：通俗一點講，就是把前面的超聲波換成光。檢測方法有兩種一種是光的時間，另一種是光的相位。但是總的來說，都是把光打出去，然后檢測反射回來的光，進而判斷無人機的周圍是否有障礙物，距離幾何等等。
零度最近展示的無人機TOF避障系統(tǒng)，使用的就是光相位檢測。和超聲波同樣，光波也會受到干擾，而目前城市環(huán)境下樓宇間的光污染，給TOF避障系統(tǒng)帶來了難題，系統(tǒng)發(fā)出的光，必須避開太陽光的主要能量波段，從而避免太陽光的直射、反射等對避障系統(tǒng)造成干擾。
至于TOF系統(tǒng)的有效距離，“目前，TOF在室內(nèi)測量距離最大可以到10米，室外強光干擾的話，5米左右吧。”楊建軍介紹稱。
在懸停狀態(tài)下，TOF系統(tǒng)會一直保持快速旋轉，每秒鐘旋轉2-5圈。這是因為，在旋轉的過程中系統(tǒng)就可以完成對周圍有效半徑內(nèi)的360°范圍進 行快速掃描，從而用較快的速度發(fā)現(xiàn)障礙，然后對飛控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整位置的指令，避免對周圍的人或財物造成傷害；當在飛行的過程中，TOF系統(tǒng)則會停止旋轉， 只把光發(fā)射到前進的方向上。固定方向的時候，在室外的有效距離可以增加到8-10米。“對于一般無人機來說，美妙的飛行距離也就是10米左右，檢測到障礙 物之后1秒的反應時間，無人機可以用一個較大的加速度來停止前進，這就足夠了，”楊建軍解釋道。
復合型、機器視覺避障系統(tǒng)：像大疆這樣全球知名度更高的無人機技術公司，在避障系統(tǒng)的選用上則更加先進。大疆在2015年6月初推出了一個全新的官方智能避障系統(tǒng)“Guidance”，配套一個全新的可開發(fā)無人機平臺“經(jīng)緯”系列（Matrice 100）使用。
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