電子發燒友網報道(文/梁浩斌)激光雷達在無人機領域已經有廣泛應用,尤其是地形測繪和三維建模方面。無人機通過高分辨率激光雷達對地形進行掃描,比如大疆推出的禪思L2中集成的框幅式激光雷達,測距能力達到250米(反射率10%,100 klx)、450米(反射率50%,0 klx),典型作業航高可達150,在單回波和多回波模式下,L2 的最大點云發射率均可達240,000點/秒,單位時間內可獲取更多點云數據。
除了測繪之外,激光雷達在無人機上還能被用于避障、測距。幾年前大疆推出的Air 3S是首款配備激光雷達避障的消費級無人機,采用激光雷達避障相比傳統的視覺避障,在弱光和復雜環境中表現更好。
最近激光雷達廠商北醒也推出了一款高頻激光雷達,可用于無人機避障。這次北醒推出的TFA300系列激光雷達,響應頻率達到10000Hz,高采樣頻率意味著在無人機高速運動下,依然能夠保證精準的測距數據更新。按照官方說法,即使在1馬赫速度下飛行,也能保證目標以每幀3.4cm的顆粒度進行距離更新。
另外一個特點是輕量化。無人機對重量非常敏感,重量對無人機的續航和可控性有很大影響。北醒TFA300有兩款產品,一是無外殼版本,能夠在無人機設計階段嵌入到無人機機身內,重量只有10.5g;另一個是帶有IP67防護性能的帶外殼版本,重量為34.5g。
在性能方面,無外殼版本的TFA300量程在90%反射率下可以支持0.1m到290m,準確度±10cm(小于10m時)、大于10m時準確度為1%,尺寸僅為32mm×30.2mm×20.2mm。TFA300在激光雷達的極端工況,比如高低溫、室外100KLux強光環境、雨霧沙塵等復雜場景下都進行了充分優化。
同時為了方便接入無人機生態,TFA300采用行業標準JST GH端子,能直接連接飛控主板無需轉接,集成UART和CAN雙接口適配新一代飛控架構;采用DroneCAN協議,Pixhauwk、ArduPilot等主流飛控即插即用。
另外,在無人機避障的傳感器上,也有使用360°激光雷達的。比如 此前香港大學研究團隊開發的一款可實現自主空中避障的四軸飛行器,其避障系統的核心就是來自Livox的MID360激光雷達。MID 360也被用在大疆T100農業無人機上。
MID 360是2023年發布的一款激光雷達,也是市面上第一款采用混合固態結構的360°激光雷達,在機器人、割草機等產品中已經被廣泛使用。
MID360在100Klx照度下量程為40m%@10%反射率、70m@80%反射率;FOV為水平360°,垂直-7°至52°;角度隨機誤差小于等于0.15°,點云輸出每秒200000點,幀率為10Hz;體積也比較小,為65mm×65mm×60mm,重量為256g。
但對于消費級無人機而言,MID360的重量顯然不合適。未來隨著無人機使用門檻越來越低
,市場對于無人機避障能力的需求持續提高,將會加速更多的避障系統采用激光雷達。而更小、更輕的激光雷達,將會有更大的市場需求。
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