你知道自主無人機的感知技術有哪些嗎？

據(jù)悉，無人機目前在人機協(xié)同地災檢測、遙感測繪 、地質(zhì)勘測、反恐、災害救援等方面有較大的應用前景。無人機的自主、安全平衡及其感知是無人機關鍵技術之一。

無人機的自主性就是說無人機能夠感知、交流、規(guī)劃、制定決策和獨立行動, 也能夠完成人類通過人機交互布置給它的任務。

那么自主無人機的關鍵感知技術有哪些？

一、導航感知技術

常規(guī)無人機定位導航主要有慣性導航、全球衛(wèi)星導航、無線電導航定位、航程推算、組合導航等。

1、慣性導航

慣性導航通過測量飛行器的加速度，并自動進行積分運算，獲得飛行器瞬時速度和瞬時位置數(shù)據(jù)的技術。

慣性導航系統(tǒng)通常由慣性測量裝置、計算機、控制顯示器等組成。慣性測量裝置包括加速度計和陀螺儀，又稱慣性測量單元。3個自由度陀螺儀用來測量運載體的3個轉(zhuǎn)動運動；3個加速度計用來測量運載體的3個平移運動的加速度。

2、全球衛(wèi)星導航

包括GPS、GLONASS、Compass和Galileo等，它們定位精度高，其誤差不隨時間積累，但自主性能差，容易受干擾，信息更新速率較低。難以滿足高動態(tài)和某些場合的實時控制要求，通常作為一種輔助導航系統(tǒng)。

3、無線電導航定位

由無線電測控系統(tǒng)或雷達系統(tǒng)組成,通過發(fā)射機發(fā)射電磁波,接收機通過天線接收到信號,然后根據(jù)電磁波的速度及發(fā)射至回波間隔時間,測量出無人機相對地面站的距離,由測得的飛機方位角和高低角、飛行高度確定飛機的相對位置;它們的定位精度雖與時間關系不大,但易受干擾,而且必須依賴地面站。

4、航程推算

是通過無人機的空速、高度、姿態(tài)等傳感器數(shù)據(jù)和風速,實時推算無人機的位置, 其誤差受機載傳感器精度及風速測量的影響,并且會隨時間的增加而積累。

5、組合導航

以慣性導航為主,其他導航手段為輔的組合導航系統(tǒng)成為目前導航系統(tǒng)主流,組合導航系統(tǒng)能大大提高導航系統(tǒng)的精度和可靠性。

6 視覺導航系統(tǒng)和景象匹配

由于其的可視性、可預見性、擬人性等優(yōu)點，廣泛用在了自主無人機的導航系統(tǒng)中。

景象匹配始于巡航導彈末制導，它 具有設備結(jié)構簡單、被動式、定位精度較高等特點, 采用圖像傳感器獲取飛行或目標區(qū)附近的區(qū)域圖像與存貯的基準圖像進行匹配,獲取飛行器位置數(shù)據(jù). 區(qū)別于其他主動導航技術,景象匹配導航作為一種輔助導航方法,與慣性導航系統(tǒng)相結(jié)合可構成自主性很強的高精度導航系統(tǒng),使無人機具備“視覺”能力,利用圖像匹配搜索、識別、瞄準等。

景象匹配視覺設備可包括單目、雙目、多目、魚眼等形式的傳感器,有可見光、紅外、激光等,一般采用特征提取、特征匹配、光流分析、仿生學等以及各種組合導航進行處理。

二、路徑感知技術

以感知和規(guī)避功能為例：

無人機的感知與規(guī)避功能是指無人機系統(tǒng)通過傳感器、數(shù)據(jù)鏈路和地理信息數(shù)據(jù)等實現(xiàn)對空中交通環(huán)境的有效觀測、評估和威脅判斷, 在此基礎上, 針對可能的碰撞威脅生成有效的規(guī)避路徑和機動控制, 從而實現(xiàn)碰撞規(guī)避和保障空域交通安全

1 檢測與跟蹤.

實現(xiàn)空間環(huán)境感知的第 1 步, 利用各種機載傳感器或各類通信鏈路對空間環(huán)境進行量測, 對各類潛在障礙物進行檢測和狀態(tài)估計。常見的感知設備包括各種非合作機載傳感器, 包括光電、雷達、聲波等以及合作式的通信鏈路。主要的感知目標包括飛行空域的各類合作/非合作動態(tài)目標以及各類靜止障礙物。

2 威脅評估

通過有效的狀態(tài)估計和空間遭遇建模, 對飛行態(tài)勢進行理解分析, 根據(jù)空間分離規(guī)則和本機狀態(tài)對碰撞威脅程度進行評估。

3 規(guī)避決策與路徑規(guī)劃

結(jié)合威脅評估結(jié)果, 通過人在回路或自主方式生成碰撞規(guī)避決策. 結(jié)合平臺屬性、飛行規(guī)則、障礙威脅屬性等生成最優(yōu)規(guī)避路徑。

4 規(guī)避機動控制

感知與規(guī)避的最終輸出. 根據(jù)規(guī)避機動決策和路徑規(guī)劃結(jié)果, 控制器計算控制輸出實現(xiàn)規(guī)避路徑跟隨和應急機動。

其它還有通感融合的路徑規(guī)劃等。

三、安全感知技術

無人機感知系統(tǒng)主要分為合作式感知系統(tǒng)及非合作式感知系統(tǒng)。而為解決單目相機在深度估計方面的不足, 目前也廣泛使用雙目相機、深度相機、激光雷達等感知方法和系統(tǒng)。涉及的安全包括：傳感器安全、軟件安全、通訊網(wǎng)絡安全和任務系統(tǒng)安全等。

傳感器安全，如視覺傳感器、慣性傳感器、GPS 傳感器以及激光雷達都可能受到攻擊。

而對于地面站、飛控導航以及指揮控制系統(tǒng)中普遍使用的軟件系統(tǒng), 攻擊者通常通過漏洞利用的方式對目標軟件或系統(tǒng)進行攻擊。

四、應用環(huán)境和對象感知技術

根據(jù)需要搭載視頻、測量、測繪、拍照、音視頻感知裝置，進行感知。