无人机感知技术的应用及技术分析 斑斓航空

一方面，无人机的飞行传感技术是提供给飞行控制系统的，其主要作用是控制飞行器达到期望的姿态和空间位置，所以这部分传感技术主要是测量与飞行器运动状态相关的物理量，涉及的模块有陀螺仪、加速度计、磁罗盘、气压计、GNSS模块和光流模块等。另一个目的是为无人机提供自主导航系统，即路径和避障规划系统，所以需要感知周围的环境，比如障碍物的位置，相关模块包括测距模块、目标检测与跟踪模块等。

陀螺仪

目前，MEMS技术陀螺仪广泛应用于商用无人机，由于其体积小、价格低，可以封装成IC。MEMS陀螺仪常用于测量物体绕自身轴线旋转的角速度，陀螺仪的性能指标包括测量范围(range)、灵敏度、稳定性(漂移)、信噪比等。

加速度计

加速度计测量的是机体运动的线加速度，但由于地球引力的原因，测得的值也会包含重力加速度分量，在某些使用场合需要减去重力加速度分量。有些传感器厂商为了提高芯片集成度，会把陀螺仪和加速度计封装在一起，称为六轴传感器。

磁罗盘

磁罗盘测得的物理量是地球磁场强度沿机体轴线的分量，可以据此计算出机体的航向角。磁罗盘的主要性能参数包括灵敏度、稳定性(漂移)等。

气压计

气压计测量的物理量就是大气压力值，由此可以计算出绝对高度。气压计在使用中的问题是，在近地飞行时，地面效应会导致飞机周围的气压分布与静止时的大气不同，无法用气压计测量高度。通常的解决方法是在起飞或着陆时使用其他传感器，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丰富，主要包括地理坐标(经纬度)、高度、线速度、航向角(RTK系统)。使用GNSS模块时，卫星信号接收天线的放置需要注意电磁干扰的屏蔽，一些有实力的整机厂商会根据飞机型号定制卫星信号接收天线。

光流模块

光流模块是一种特殊的模块，不仅可以用来感知物体的运动状态，如测量水平方向的位移速度，还可以用来感知周围环境进行避障。光流模块通常在室内使用，主要是解决室内卫星信号差的问题，对于拍摄的地面需要有一定的纹理图案。

测距模块

常用的测距模块:超声波、红外TOF、激光、毫米波雷达、深度感知相机。超声波TOF的性能和红外TOF类似，比如测量距离比较近，超声波测量的距离一般在4米左右。另外，这两种传感器的应用范围容易受到实际环境的限制。比如红外TOF向被测物体表面发射红光并反射。如果遇到玻璃等红光反射率低的物体，就会失效。不过这两种传感器最大的一个优点就是成本低，模块尺寸比较小，所以在消费级无人机上应用比较广泛。而激光雷达测距一般都比较远，大部分产品都能达到100米以上，但是暴雨大雾天气环境会影响其测量结果。另一个缺点是成本比较高。

天津斑斓航空科技有限公司，成立于2016年，成立之初是做华为企业网业务的代理商，原名天津瑞鼎创展科技有限公司。2019年公司由九个怀有飞之梦想的人组成团队转型研发电动垂直起降飞行器，致力于自主研发电动垂直起降载人飞行器，为高效的低空出行提供解决方案。