每一架无人机都需要避障吗？避障竟不是刚需

2019 年 6 月 22 日 无人机

随着新一轮娱乐类无人机的发布，避障再一次成为热点。无人机为什么要避障，怎么避障，有哪些技术和坑点？今天来扒一扒。

无人机本来在高空穿梭，不知障碍为何物。可是多旋翼的普及改变了一切。植保，运货，勘测，穿越，娱乐，拍照等等低空应用成为常态。于是地面各种障碍物变得突兀起来，变得值钱，能够炒作了。于是大大小小的无人机无论是否必须，都开始谈论避障。什么是避障？简单的说就是躲避航线或飞行中遇到的物体，避免双方损伤，注意是双方。怎么避障？要解决三个问题1，有哪些类型的障碍。2，怎么定位障碍。3，怎么躲避。

避障示意图/图来源网络

简单的说障碍物有三种类型:大障碍，小障碍，动障碍。大障碍是不可逾越的比如墙，楼，山等等，对于这种障碍只能停不能避。小障碍是电线杆，树木等等可以躲避的障碍。动障碍就是人畜鸟，有人说飞过来一块石头，好吧，也算是。对于后两种障碍，大部分厂家含糊其辞，因为真正做到避障，知道障碍还要知道它的位置;躲避障碍还要知道往哪躲。并不是探测就绕开说起来这么简单，需要一系列传感器和算法配合。而且真的需要么？

我们看看动障碍都是在娱乐过程中才会出现，工业作业遇到的基本都是不动的小障碍，那么为什么不能勘测用航线避开呢？树是死的人是活的啊，避障真的必须么？有人说作业过程也有鸟啊，那有人机为什么不做避障？道理很简单，规避动作有可能遇到新的障碍，导致新的控制问题。飞机不是玩具，不能为躲避已知危险而陷入未知危险，只能提高飞机抗撞性能来解决。只有娱乐无人机需要，因为飞机自己不值钱，撞上人和建筑损失更大些。

避障用的传感器是现在宣传中最大的坑点！所谓避障传感器是不存在的，因为传感器只能探测不能躲避。这就像能写文章的都叫作家一样扯淡。传感器只有距离传感器，扫描传感器，双目视觉三种可以使用。

距离传感器指的是超声波，无线电测距(被宣传为雷达)，激光测距(被宣传为激光雷达)。他们都是主动发射声波，电磁波或激光到前方材质，测量回波时间差来确定距离，所以他们适合大障碍的探测，对于小障碍和动障碍只能知道有无，不能知道位置甚至距离也不准，而且对不平整材质(植被)和非固体材质(水面)都有可能有问题。所以这些本应该用于飞行定高的传感器用于避障有问题。

扫描类传感器就是在测距传感器上加装旋转装置，通过旋转不断探测各个方向的障碍物。常见就是激光扫描测距，有平面和三维，他的最大问题是机械部件寿命和成本高昂。再有就是双目视觉，这种在实验室趴了很多年的设备终于在今年走上台面，效果待检测。通过双目视频的差异计算每个点的距离，跟人眼距离感原理相同。但是只要做好图像处理，从成本和实用来讲这才是最实用的设备。现在就是处理器性能和算法的瓶颈。

再说说避障，探测到障碍有三种处理方法，停下等指令，规划绕障和自主绕障。停下是最基本的处理方式，遇到大障碍必须这么做。规划绕障适用于小障碍，这种方法经济简单而且可靠性高。自主绕障则需要飞机有规避算法，在机上重新生成航线，还要面临新的问题，我看只有娱乐无人机有这个必要，因为它面对的障碍价值远远大于飞机。

结论:避障需要进行，但是自主避障不是必须。要看飞行环境和飞机价值来确定。

本文原创作者北航无人系统研究院杨炯