無人機已經(jīng)成為了傳統(tǒng)生產(chǎn)力革命的一支生力軍。根據(jù)各行各業(yè)的具體需求與工作標(biāo)準(zhǔn)實施無人機作業(yè)，能夠降低人力物力成本，提高工作效率與質(zhì)量，還可以減少環(huán)境污染、節(jié)省時間，可替代各行業(yè)傳統(tǒng)作業(yè)方式。目前，在農(nóng)業(yè)、電力、通信、氣象、農(nóng)林、海洋、勘探、影視、執(zhí)法、救援、快遞等專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，無人機都顯示了極好的技術(shù)效果和經(jīng)濟效果。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與無人機技術(shù)的相互融合，民用無人機產(chǎn)業(yè)鏈已從“垂直進(jìn)步”走向“水平進(jìn)步”，通過開拓不同的應(yīng)用場景綜合性地帶動整體國民經(jīng)濟發(fā)展，推動新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)M足社會經(jīng)濟活動的需要。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018—2023年中國無人機行業(yè)市場需求預(yù)測及投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》預(yù)測，我國民用無人機產(chǎn)品銷售和服務(wù)總體市場規(guī)模到2020年將達(dá)到465億元，2025年將達(dá)750億元。

無人機如何主動避障？

ADI公司航空航天與防務(wù)部門戰(zhàn)略營銷經(jīng)理SeanD'Arcy認(rèn)為分析市場或考察機身時，可以將無人機分解為七個、八個或九個不同的子系統(tǒng)。超視線能力將擴大無人機市場的運行范圍，這對大多數(shù)人來說這是非常令人興奮的，但這意味著需要非常精確的導(dǎo)航檢測系統(tǒng)來避免碰撞。除了仍然在進(jìn)步的視覺攝像機有效載荷之外，我們已經(jīng)看到了一些真正的需求，并且在諸如超光譜成像、紅外線化學(xué)感測等技術(shù)中有一些很好的進(jìn)展。我們經(jīng)常指出，推動飛行技術(shù)被人接受的是有效載荷。換句話說，是無人機提供的能力和實用性推動其被采用，而不是飛行器本身的實際能力。

針對無人機的障礙物檢測和避碰技術(shù)，這里有七種技術(shù)需要我們了解下，分別是聲納或聲波、廣域照明、LIDAR/掃描雷達(dá)、基于像素、雙目視覺、無源/紅外以及雷達(dá)技術(shù)。

·?聲納或聲波，利用空氣介質(zhì)或水介質(zhì)發(fā)出一個聲音脈沖，測量物體將其反射回來所需的時間，返回到水聽器或麥克風(fēng)。這是一種非常低成本的解決方案，但它測量的距離有限，至少在空氣中分辨率不高，并且取決于其應(yīng)用，精度也不高。它還有一些環(huán)境限制，非常依賴于實際發(fā)送信號所用的介質(zhì)的密度、含鹽度等。

·?廣域照明，是指創(chuàng)建閃光燈或某種類型的快速照明，可以使用頻閃燈、激光二極管、LED等。其目的是測量飛行到一個目標(biāo)并返回所需的時間，用于在視野中構(gòu)建物體的映射。雖然分辨率相當(dāng)好，但范圍有限，而且受制于環(huán)境因素，如照明。

·?LIDAR，具有出色的精度和非常好的分辨率。最大挑戰(zhàn)之一是必須非常準(zhǔn)確地知道激光指向哪里，如此才能獲得準(zhǔn)確的距離并將環(huán)境映射到其前面。

·?像素分析，使用單個相機計算像素或圖像的變化以確定威脅或障礙物，然后通過測量某些像素失真，成功非常有限，但仍然非常好地用于手勢識別、面部識別等方面。

·?雙目視覺處理，成本相對較低，不過確實存在與充足光源和下述環(huán)境挑戰(zhàn)有關(guān)的限制，相機分開的距離與其能看到多遠(yuǎn)的地方有關(guān)系，另外在很近的距離內(nèi)存在盲點。

·?無源紅外，是一種很好的補充技術(shù)。雖然很多時候它只提供方位角信息，但它在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中也能很好地檢測，并且能夠很好地穿透云霧和灰塵。它不受大多數(shù)可視光譜燈的影響，配合雷達(dá)使用時甚至能更好地表征所看到的目標(biāo)。

·?雷達(dá)，具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他技術(shù)的覆蓋范圍，具有良好的航向分辨率，可穿透幾乎所有的微粒和可見的水氣，而且還具有能增加瞬時運動檢測能力的優(yōu)勢。

目前，大部分較大無人機已經(jīng)致力于將雷達(dá)技術(shù)作為障礙物檢測方法，以避免碰撞。ADI提供專門用于無人平臺的現(xiàn)代高性能解決方案，其中一個很好的案例就是用于避碰或障礙物檢測的系統(tǒng)。

此系統(tǒng)使用了數(shù)字波束成形技術(shù)，所以它具有更廣闊的視野。雖然不是真正的相控陣，但足以獲得出色的分辨率，角度分辨率是也是行業(yè)領(lǐng)先的，與之前談到的其他大多數(shù)技術(shù)相比，它能輕松檢測到更多的物體。

完整的24GHz多通道雷達(dá)避障解決方案

ADI的雷達(dá)技術(shù)是ADI為無人機系統(tǒng)提供的眾多技術(shù)之一，既可以用作組件，也可以用作信號鏈。下圖左邊是搭建的一個系統(tǒng)，可用在四軸飛行器上。對此使用了四根天線和四個系統(tǒng)，以獲得飛行無人機的360度覆蓋。最高速度可以是15節(jié)。右邊的系統(tǒng)Radarbook的新一代評估系統(tǒng)——DemoRAD，它可以在整個系統(tǒng)參考設(shè)計中實現(xiàn)硬件和軟件應(yīng)用開發(fā)。

24GHz DemoRAD提供開箱即用的軟件示例，可在數(shù)分鐘內(nèi)輕松啟動雷達(dá)傳感器。DemoRAD可對雷達(dá)傳感器產(chǎn)品進(jìn)行快速原型制作，從而測量目標(biāo)/對象存在、運動、角位置、速度以及傳感器范圍等實時信息。該系統(tǒng)硬件解決方案包括射頻天線和一條完整的射頻到基帶信號鏈（ADF5904（接收）、ADF5901（發(fā)射），ADF4159(PLL)，ADAR7251(AFE)），其中還包括ADI的ADSP-BF707DSP（數(shù)字信號處理器），可通過易用的圖形用戶界面和雷達(dá)算法軟件快速連接筆記本電腦/PC。

總結(jié)

24GHz硅基毫米波雷達(dá)技術(shù)正在實現(xiàn)新一代現(xiàn)實世界，即越來越多地用于汽車、無人機、泛工業(yè)和消費類應(yīng)用等大眾市場應(yīng)用的非接觸式智能傳感器。這類雷達(dá)傳感器可以提供實時信息，比如物體存在、運動、角位置、速度以及幾厘米到幾百米的傳感器范圍。直到現(xiàn)在，毫米波雷達(dá)傳感器仍使用尺寸龐大、復(fù)雜且構(gòu)建成本高昂的離散解決方案來實現(xiàn)，這限制了其廣泛的市場采用。ADI公司的新型24GHz雷達(dá)產(chǎn)品提供出色的性能和高集成度，是小尺寸、低成本且易用的超低功耗解決方案，適用于物理檢測、跟蹤、安全控制和防撞警告系統(tǒng)等應(yīng)用。