無(wú)人機(jī)激光傳感器(激光高度計(jì)、激光雷達(dá) LiDAR)是無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)、安全輔助降落的核心傳感器,尤其在GPS 弱 / 無(wú)信號(hào)、夜間、復(fù)雜地形、移動(dòng)平臺(tái)(艦載 / 車(chē)載)、自動(dòng)化機(jī)場(chǎng)場(chǎng)景下不可替代。
一、核心作用總結(jié)
激光傳感器通過(guò)高精度測(cè)距、地面點(diǎn)云掃描、高度差與姿態(tài)解算,為飛控提供:
1.真實(shí)離地高度(AGL)(而非海拔)
2.降落區(qū)平整度、障礙物
3.無(wú)人機(jī)相對(duì)于降落點(diǎn)的位置/偏移/姿態(tài)
4.觸地檢測(cè)與軟著陸控制
二、常用兩類(lèi)激光傳感器
1.激光高度計(jì)(單點(diǎn)/線掃)
①低成本、高頻(10~100Hz)、垂直測(cè)距
②主流消費(fèi)級(jí)/工業(yè)無(wú)人機(jī)標(biāo)配,負(fù)責(zé)精準(zhǔn)測(cè)高
2.3D激光雷達(dá)(LiDAR)
①面陣掃描,生成點(diǎn)云
②用于找安全降落點(diǎn)、避障、對(duì)位停機(jī)坪、動(dòng)態(tài)跟隨(艦載)
三、激光輔助降落完整流程(分階段)
1.高空階段:修正高度,穩(wěn)定懸停
·氣壓計(jì)易受氣流、溫度、海拔影響,激光高度計(jì)提供真值校準(zhǔn)。
·輸出AGL(AboveGround Level)離地真高,保證高度穩(wěn)定不漂移。
2.近地階段(通常<20~50m):掃描并尋找安全降落點(diǎn)
LiDAR/線激光開(kāi)始工作:
·掃描地面生成高程點(diǎn)云
·算法自動(dòng)篩選:平面度達(dá)標(biāo)-無(wú)凸起/斜坡/積水/障礙物-尺寸足夠容納機(jī)身
·識(shí)別停機(jī)坪、甲板、降落標(biāo)識(shí)
3.精準(zhǔn)對(duì)位:對(duì)準(zhǔn)降落中心
激光(或激光+視覺(jué))計(jì)算:
·水平偏移((X/Y))
·航向偏差(偏航角)
·左右/前后高度差→解算機(jī)身傾斜,飛控自動(dòng)微調(diào)位置、調(diào)平、修正航向,使機(jī)心對(duì)準(zhǔn)降落點(diǎn)中心。
4.慢速下降:軟著陸控制
·激光持續(xù)高頻測(cè)高,下降速率隨高度降低而減?。ㄔ浇铰?。
·實(shí)時(shí)檢測(cè)是否出現(xiàn)新障礙、地面是否晃動(dòng)(如艦船)。
5.觸地判斷:自動(dòng)鎖槳,防止側(cè)翻/反彈,通過(guò):
·激光高度突然歸零/劇烈跳變
·IMU加速度突變,雙重確認(rèn)觸地→飛控立即減小動(dòng)力/鎖槳,完成安全降落。
四、關(guān)鍵技術(shù):激光如何解決降落難點(diǎn)
1.直接測(cè)「離地高度」,不靠地圖。激光是實(shí)時(shí)AGL,不受地形、建筑、甲板起伏影響。
2.機(jī)身姿態(tài)自動(dòng)調(diào)平。多線激光同時(shí)測(cè)量:機(jī)頭、機(jī)尾、左、右高度差→計(jì)算俯仰/滾轉(zhuǎn)→自動(dòng)調(diào)平。
3.抗環(huán)境能力遠(yuǎn)強(qiáng)于視覺(jué)
·白天強(qiáng)光、夜間全黑、霧霾、弱光、灰塵環(huán)境都能工作
·不依賴光照,是全天候降落的核心保障
4.支持移動(dòng)平臺(tái)動(dòng)態(tài)降落(艦載/車(chē)載)。激光高頻跟蹤移動(dòng)甲板/車(chē)位,實(shí)時(shí)修正水平速度,實(shí)現(xiàn)跟隨式降落。
5.GPS失效時(shí)仍可自主降落。室內(nèi)、橋下、從林、船艙、城市樓間遮擋→激光+IMU+視覺(jué)仍能安全落。
五、典型應(yīng)用場(chǎng)景
·無(wú)人機(jī)自動(dòng)化機(jī)場(chǎng)(自動(dòng)回收、充電、換電)
·艦載無(wú)人機(jī)、車(chē)載移動(dòng)降落
·室內(nèi)/無(wú)GPS環(huán)境自主降落
·夜間/惡劣天氣作業(yè)降落
·山地、廢墟、樓頂?shù)葟?fù)雜地形安全降落
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南京抒微智能科技有限公司,致力于高性價(jià)比光電傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用解決方案產(chǎn)業(yè)化!
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