無人機核心系統解析：自主導航與感知系統

無人機以高效創新的方案，改變了多個行業的格局。在農業領域，無人機助力 精準農業 、作物監測和牲畜追蹤。工業部門利用無人機進行現場勘測、基礎設施檢查和項目監控。無人機還在革新配送服務，尤其在向偏遠地區運送包裹、醫療用品和緊急援助物資方面表現出色。第一篇推文中我們介紹了 市場趨勢 ，本文將繼續介紹系統實現。

系統實現

無人機的眾多應用

1.測繪無人機

這類無人機配備了高分辨率相機和深度傳感器，能夠為建筑、采礦和環境監測等領域創建詳細的地圖和 3D 模型。

2.巡檢無人機

這類無人機借助熱像儀和傳感器檢查橋梁和管道等基礎設施，能夠提供實時數據，并發現裂縫和腐蝕等問題。

3.農業無人機

這類無人機利用多光譜傳感器監測作物健康狀況、管理灌溉，以及噴灑農藥或肥料，助力精準農業發展。

4.配送無人機

這類無人機專為貨物運輸而設計，適用于物流、醫療保健、電子商務等領域，可實現快速高效的配送服務。

5.監控與安防無人機

這類無人機配備高清相機和熱成像技術，能夠監控大范圍區域和檢測入侵行為，從而增強安全性。

6.重載無人機

這類無人機載重能力出色，可在建筑、救災和物流領域用于運輸物資和設備。

7.環境監測無人機

這類無人機用于監測空氣和水質，以及野生動物種群，為研究和保護工作提供數據支持。

8.應急響應無人機

在緊急情況下用于運送醫療物資、尋找幸存者和評估損失；借助熱像儀和揚聲器提升救援行動的效率。

9.建筑無人機這類無人機用于勘察現場、監測施工進度和開展安全檢查，能夠提供實時數據和高分辨率圖像，從而實現更高效的項目管理。

無人機自主導航系統

圖像和深度傳感器是無人機導航系統不可或缺的一部分 ， 它們為無人機提供環境感知和交互所需的關鍵數據。 圖像傳感器（例如高分辨率攝像頭） 通過檢測和追蹤視覺地標來支持視覺導航， 這在沒有 GPS 的環境中尤其有用。 這些傳感器讓無人機能夠識別障礙物， 沿著指定路線飛行， 并根據視覺輸入進行實時導航調整。

圖像傳感器捕獲的視覺數據由先進的計算機視覺算法進行處理， 使無人機能夠解讀復雜的場景并做出明智的決策。 相反，深度傳感器通過發射激光脈沖并測量反射信號， 來生成周圍環境的精確 3D 地圖。

這項技術使無人機即使在光線不足或視覺干擾嚴重的環境下， 也能高精度地穿越復雜地形并避開障礙物。 通過先進的傳感器融合技術， 將圖像傳感器和深度傳感器的數據進行整合， 能增強無人機的態勢感知能力， 使無人機具備避障、 精確導航和自主決策等復雜功能。 視覺和深度感知的結合， 對于無人機在多樣化和具挑戰性的環境中高效可靠地作業至關重要。

基于 GPS 的導航是無人機導航系統的另一大基石 ， 它借助全球定位系統確定無人機的精確位置， 并引導無人機飛向預先設定的航路點。 GPS 能提供可靠的定位數據， 這對于無人機在戶外應用中保持航向和準確抵達目的地至關重要。 該系統的工作原理是接收多顆衛星發出的信號， 然后通過三角測算法確定無人機的精確位置。

然而， 在某些環境中， 比如在室內、 茂密的森林里或在高樓大廈阻擋信號的城市峽谷地帶， GPS 信號可能會受到干擾或根本無法接收到信號。 為了克服這些局限性， 可以將 GPS 與圖像傳感器、 深度傳感器等其他傳感器相結合， 以確保無人機實現持續且精確的導航。

這種混合導航方式使無人機能夠在不同的導航方法之間無縫切換， 從而增強其在各種場景下的作業靈活性和可靠性。 通過 將 GPS 數據與實時傳感器輸入相結合， 即使在 GPS 信號微弱或丟失的情況下， 無人機也能保持精確的定位和導航， 確保在各種環境中都能持續穩定地工作。

無人機感知系統

為無人機選擇圖像傳感器時， 務必要考慮應用的具體條件和要求。 通常， 一個系統可能會使用六到八個傳感器， 但使用多達十二個傳感器的情況也并不少見 。

全局快門傳感器能夠同時捕捉整個畫面， 非常適合用于拍攝移動物體， 因為它們可以避免圖像失真和運動偽影。 這對于測繪、 勘察和工業巡檢等對精度要求極高的應用尤為重要。 通過同時捕捉整個畫面， 全 局快門可以防止卷簾快門中常見的“果凍效應” 和運動模糊等失真。

• 低功耗圖像傳感器 具有多項優勢，其功耗低，還能部署在多個位置，從而可以提供場景的全面視圖。

• 高動態范圍 (HDR) 相機 在無人機技術中至關重要，可在不同的光照條件下捕捉到細節豐富、準確清晰的圖像。這種相機能夠平衡明暗區域的曝光度，確保在復雜的光線條件下也不會遺漏任何細節。

• 高分辨率： 2000 萬像素的 Hyperlux AR2020 將進一步增強這些能力，使巡檢和勘測工作能夠更細致、精確地開展。

• 拓展視野： 借助 SWIR 圖像傳感器，實現超越可見光范圍的觀測。