毫米波雷达——无人机关键传感器:无人机避障及仿地飞行的应用

2022-06-18



随着科技的进步,无人机植保在农业生产中开始使用。与传统喷洒方式相比,无人机作业喷洒具有农药浪费少、均匀度高、雾化好、效率高等优点。

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无人机之所以能够精细化地完成各项任务,与其核心部件毫米波雷达密不可分。


毫米波是指波长介于1~10毫米的电磁波,具有探测距离远、跟踪目标多、精准度高、不受天气影响等优点。毫米波雷达适用于复杂地面环境中的运动目标探测,在无人机领域的应用主要体现在避障仿地飞行两个方面。


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一、避障方面


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目前,无人机感知能力有限是制约无人机智能飞控系统的重大障碍,这可能会导致无人机发生意外碰撞,造成财产损失。


用于无人机感知系统的传感器包括超声波、激光雷达、毫米波雷达和摄像头等。相比较其它传感器,毫米波雷达具有体积小,重量轻、功耗小、探测距离远、数据刷新率高等特点,完全契合无人机对体积、重量、功耗、探测距离和实时性的苛刻要求。


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毫米波雷达数据刷新率高达30赫兹,可以实时探测周围障碍物信息。当无人机距离障碍物小于安全距离时,毫米波雷达可以迅速、准确探测到相关数据,瞬间传给飞控。飞控根据毫米波雷达探测到的数据,及时做出刹车、绕飞等规避动作,从而避免飞行事故的发生,保障飞行安全。


二、仿地飞行方面


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仿地飞行,是指无人机在作业过程中,通过设定与已知三维地形的固定高度,使无人机与地面保持恒定高差。借助仿地飞行功能,无人机能够适应不同的自然地形和地貌,根据地形高度数据自动生成变高航线,保持地面分辨率一致,从而获取更好的数据。特别是当缺少地形高度数据时,无人机单独依靠毫米波雷达测距数据,也可以完美实现仿地飞行,这大幅提高了无人机仿地飞行的实用性。

与其它传感器相比,毫米波雷达测高实现了精度和稳定性的较完美结合。与GPS、气压计、RTK的海拔绝对高度不同,毫米波雷达测量的是相对高度;其次,毫米波雷达能够轻松穿透尘埃水雾,不受光线的影响,测量稳定性很好;此外,毫米波发射和反射都是面波,可以准确测量植被高度。


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在实际作业过程中,通过毫米波雷达,无人机不仅可以预先探测地形走势,引导飞行器提前调整飞行姿态。而且可以精准测量地表高度,实时获取地形或植被高度变化等信息,及时传给飞控系统,实现仿地飞行,更好地确保飞行作业的精度与效率。



凌波微步毫米波雷达产品规格及参数


凌波微步适用于无人机避障和仿地飞行的四款毫米波雷达

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凌波微步Tech的毫米波雷达最小尺寸可达35*35毫米,最小重量约30克,最远探测距离超过200米;可以探测80米远的高压线,支持4D测量,仿地飞行时测高超过100米。


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无人机应用领域广泛,除了农林植保,还可以应用于电力巡线、消防、警用、海洋巡视等工业领域及航拍等消费领域。另外,在石油管线巡检、林业防护等方面,无人机也发挥着重要作用。


毫米波雷达作为无人机飞控系统的关键传感器,是无人机技术发展的重要组成部分。




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