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無人機(jī)的傳感器功能介紹
專欄：技術(shù)支持
發(fā)布日期：2018-03-16
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無人機(jī)(drone)的正式名稱為無人飛行器(unmanned aerial vehicle) ，它是一種不需要人駕駛的飛行器 ，主要通過遙控或內(nèi)設(shè)的智能控件進(jìn)行操控 。該如何通過整合嵌入式系統(tǒng) ，提供器具導(dǎo)航 、自我平衡等功能并飛行到特定高度 ，同時(shí)還能和位于遠(yuǎn)端的使用者或機(jī)器交換信息 ，無人機(jī)就是一個(gè)最好的實(shí)例 。傳統(tǒng)上來說 ，無人機(jī)常見于防御及科學(xué)方面的應(yīng)用 ，像是深入偏遠(yuǎn)地區(qū)、監(jiān)控、氣象偵測(cè)或送貨到條件惡劣的地...
無人機(jī)(drone)的正式名稱為無人飛行器(unmanned aerial vehicle) 傳統(tǒng)上來說，無人機(jī)常見于防御及科學(xué)方面的應(yīng)用 無人機(jī)吸引了各類人的濃厚興趣 感測(cè)器以低功耗網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)出現(xiàn)重大進(jìn)展，是近來無人機(jī)得以飛快成長(zhǎng)的關(guān)鍵所在 無人機(jī)的特性 無人機(jī)的動(dòng)作必須非常精確，除了穩(wěn)定 a) 穩(wěn)定 無人機(jī)應(yīng)該要穩(wěn)定 b) 精確 無人機(jī)的動(dòng)作要非常精確。至于動(dòng)作可能指距離、速度、加速 c) 能抵抗各種環(huán)境條件 無人機(jī)要能抵抗下雨、灰塵 d) 低功耗 無人機(jī)將會(huì)變得越來越輕 e) 環(huán)境感知 環(huán)境傳感技術(shù)逐漸崛起，成為無人機(jī)最關(guān)鍵的發(fā)展領(lǐng)域之一?div id="m50uktp" class="box-center"> ，F(xiàn)在的無人機(jī)都具備好幾種傳感器以監(jiān)測(cè)環(huán)境 f) 聯(lián)網(wǎng)功能 聯(lián)網(wǎng)功能是無人機(jī)崛起并廣為市場(chǎng)接受的重要因素。無人機(jī)可通過簡(jiǎn)單的智能手機(jī) 傳感器 在無人機(jī)里所扮演的角色 加速度計(jì) 加速度計(jì)是用來提供無人機(jī)在XYZ三軸方向所承受的加速力。它也能決定無人機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的傾斜角度。當(dāng)無人機(jī)呈現(xiàn)水平靜止?fàn)顟B(tài)，X軸與Y軸為0克輸出，而Z軸則為1克輸出。地球上所有對(duì)象所承受的重力均為1克。若要無人機(jī)X軸旋轉(zhuǎn)90度，那么就在X軸與Z軸施以0克輸出，Y軸則施以1克輸出。傾斜時(shí)，XYZ軸均施以0到1克之間的輸出。相關(guān)數(shù)值便可應(yīng)用于三角公式，讓無人機(jī)達(dá)到特定傾斜角度。 加速度計(jì)同時(shí)也用來提供水平及垂直方向的線性加速。相關(guān)數(shù)據(jù)可做為計(jì)算速率、方向，甚至是無人機(jī)高度的變化率。加速度計(jì)還可以用來監(jiān)測(cè)無人機(jī)所承受的震動(dòng)。 對(duì)于任何一款無人機(jī)來說，加速度計(jì)都是一個(gè)非常重要的傳感器，因?yàn)榧词篃o人機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，都要靠它提供關(guān)鍵輸入。 陀螺儀 陀螺儀傳感器能監(jiān)測(cè)三軸的角速度，因此可監(jiān)測(cè)出俯仰(pitch)、翻滾(roll)和偏擺(yaw)時(shí)角度的變化率。即使是一般飛行器 磁羅盤 正如名稱所示，磁羅盤能為無人機(jī)提供方向感 為了算出正確方向，磁性數(shù)據(jù)還需要加速度計(jì)提供傾斜角度數(shù)據(jù)以補(bǔ)強(qiáng)信息。有了傾斜數(shù)據(jù)加上磁性數(shù)據(jù)，就能計(jì)算出正確方位。 磁羅盤對(duì)于硬鐵、軟鐵或運(yùn)轉(zhuǎn)角度都非常敏感。所謂硬鐵是指傳感器附近的堅(jiān)硬、永久性鐵磁性物質(zhì)。它能使羅盤讀數(shù)產(chǎn)生永久性偏移。 軟鐵則是指附近有弱鐵磁性物質(zhì)，電路走線等。 它能讓傳感器讀數(shù)產(chǎn)生可變動(dòng)移位。因此它也需要磁性傳感器校正算法，以過濾掉這些異常狀況。 這時(shí)候最重要的是讓用戶不必費(fèi)力，運(yùn)算法就能快速進(jìn)行校正。 除了方向的感測(cè)，磁性傳感器也可以用來偵測(cè)四周的磁性與含鐵金屬，例如電極、電線、車輛、其他無人機(jī)等等，以避免事故發(fā)生。 氣壓計(jì) 氣壓計(jì)運(yùn)作的原理，就是利用大氣壓力換算出高度。壓力傳感器能偵測(cè)地球的大氣壓力。由氣壓計(jì)所提供的數(shù)據(jù)能協(xié)助無人機(jī)導(dǎo)航，上升到所需的高度。準(zhǔn)確估計(jì)上升與下降速度，對(duì)無人機(jī)飛行控制來說相當(dāng)重要。 無人機(jī)傳感器的重要特點(diǎn) 無人機(jī)很容易受到極端狀況的影響，包括震動(dòng)、噪音與環(huán)境。無人機(jī)里所使用的傳感器應(yīng)該具備高度防震功能 運(yùn)算法所扮演的角色 要將原始的傳感器件數(shù)據(jù)庫(kù)扮演了相當(dāng)重要的角色。算法可擴(kuò)大傳感器功能 加速度計(jì)、陀螺儀與磁羅盤這三種動(dòng)作傳感器各有不同優(yōu)缺點(diǎn)。傳感器的限制包括校正不夠完美，也會(huì)因?yàn)闀r(shí)間、溫度與隨機(jī)噪音而產(chǎn)生漂移。磁力計(jì)與加速度計(jì)容易失真，陀螺儀則是原本就會(huì)出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。我們可利用傳感器融合數(shù)據(jù)庫(kù)來相互校正這些傳感器，以打造在所有情境下都能得到正確結(jié)果的條件。它不只能提供校正過的傳感器輸出，還有角度與航向角的信息，以及四元數(shù)角度。 特定應(yīng)用傳感器 這類傳感器并不影響無人機(jī)的核心功能運(yùn)作，但越來越常被用在無人機(jī)上，以提供各種不同應(yīng)用，例如氣候監(jiān)測(cè)、農(nóng)耕用途等。 濕度傳感器 濕度傳感器能監(jiān)測(cè)濕度參數(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)則可應(yīng)用在氣象站、凝結(jié)高度監(jiān)測(cè)、空氣密度監(jiān)測(cè)與氣體傳感器測(cè)量結(jié)果的修正。 MEMS麥克風(fēng) MEMS麥克風(fēng)是一種能將聲音頻號(hào)轉(zhuǎn)換為電子訊號(hào)的音頻傳感器。MEMS麥克風(fēng)正逐漸取代傳統(tǒng)麥克風(fēng)，因?yàn)樗鼈兡芴峁└叩挠嵲氡?SNR)、更小的外型尺寸 結(jié)論 無人機(jī)是近年來最重要的創(chuàng)新技術(shù)之一 |
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