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飛行器姿態(tài)傳感器目前廣泛應(yīng)用在工業(yè)無人飛行器市場，現(xiàn)在植保無人機(jī)、交通巡查無人機(jī)、物流無人機(jī)等產(chǎn)品各種各樣，價(jià)格也是參差不齊。要了解這些飛行器的區(qū)別，首先要理解這些飛行器上使用的傳感器技術(shù)。飛行器要想穩(wěn)定飛行，最基礎(chǔ)的是確定在空間中的位置和相關(guān)的狀態(tài)。測量這些位置和狀態(tài)，就需要各種不同的傳感器。

傳感器需要監(jiān)測三維空間位置、三維速度、三維加速度和三維角速度等，多達(dá)十幾個(gè)需要?jiǎng)討B(tài)高速測量的狀態(tài)參數(shù)。因?yàn)楝F(xiàn)在的科技水平還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)讓一個(gè)傳感器同時(shí)測量這么多的物理量。組合導(dǎo)航可以綜合測試飛行器的姿態(tài)參數(shù)，用GPS傳感器、加速度傳感器、角速度傳感器、氣壓傳感器和地磁指南針傳感器來讓飛行器測量自己位置和狀態(tài)參數(shù)。

GPS位置傳感器：能獲取飛行器三維速度和三維位置。但GPS信號(hào)只有在開闊的空間內(nèi)才能給出比較好的測量值，因?yàn)镚PS接收機(jī)需要從天上的衛(wèi)星獲得信號(hào)，這些信號(hào)要從太空傳入大氣層，這么遠(yuǎn)的距離，信號(hào)已經(jīng)相對(duì)來說很微弱，所以必須要求接收機(jī)和衛(wèi)星之間的連線上沒有遮擋，一旦有建筑甚至是樹木的遮擋，衛(wèi)星發(fā)下來的信號(hào)就有噪聲，GPS接收機(jī)就不能給出很好的位置和速度觀測。在室內(nèi)環(huán)境中，GPS甚至完全不能使用。

MEMS慣性測量傳感器：無人飛行器上多采用的低成本MEMS慣性測量元件，因其精度太低，它測量的速度和位置在幾秒鐘內(nèi)就會(huì)發(fā)散到幾十米開外去，完全沒法用來規(guī)劃控制自己的飛行路線。

飛行器姿態(tài)傳感器：是一種測量航向的傳感器，也就是飛行器姿態(tài)的三維角度中的一個(gè)，在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中是非常重要的一個(gè)狀態(tài)量。但是地磁線的強(qiáng)度非常弱，很容易受到干擾。比如多旋翼飛行器通用的無刷電機(jī)，在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場，和地磁場疊加之后，地磁指南針就找不到正確的方向了。

氣壓傳感器主要用于飛行高度測量。多旋翼飛行器上使用的氣壓計(jì)有很大的缺陷，它的測量值會(huì)受到溫度、濕度、空氣流速、光照、振動(dòng)等因素的影響，單靠氣壓計(jì)非常難實(shí)現(xiàn)對(duì)高度的穩(wěn)定測量，特別是低空飛行時(shí)。

超聲波傳感器：這種傳感器沒有比氣壓計(jì)和MEMS慣性測量元件性能高多少，它發(fā)出的聲波容易發(fā)散，探測到的物體不一定位于探頭正前方，另外聲波也容易被空氣中的水霧、振動(dòng)所影響，給出完全錯(cuò)誤的觀測。而且測量距離一般在十米內(nèi)，只能做為測量自身和近地面的距離。

上述各種傳感器都存在不同程度的缺陷，很難滿足工業(yè)無人機(jī)大規(guī)模發(fā)展的需求，因此國外許多廠家開始采用激光雷達(dá)組成智能導(dǎo)航，來對(duì)無人機(jī)進(jìn)行定高、避障和導(dǎo)航。一架無人機(jī)上用兩個(gè)激光雷達(dá)，其中一個(gè)用以來探測前方場景中物體的深度，產(chǎn)生深度圖的具體距離坐標(biāo)，精度達(dá)到厘米級(jí)，有效進(jìn)行障礙感知和重建一個(gè)無人飛行器周圍的局部地圖，以進(jìn)行精細(xì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。

標(biāo)簽： 飛行器姿態(tài)傳感器