程序员经验分享-hwhale

无人系统传感器导航

2023-05-16

文章目录

    • GPS (全球定位系统, Global positioning system)
    • RTK(Real time kinematic)
    • 距离传感器
      • 超声波传感器
      • 激光测距传感器
      • 毫米波雷达
    • Lidar (Light detection and ranging，俗称激光雷达)
    • UWB (Ultra-wide band，超宽带)
    • Camera （摄像头）
      • 日光用摄像头 (Daylight camera)
      • 红外摄像头(Infrared camera)
      • 热成像摄像头(Thermal camera)
      • RGB-D摄像头(RGB-D camera)
      • 立体视觉摄像头(Stereo camera)
      • TOF摄像头(Time of flight camera)
      • 结构光摄像头(Structure light camera)
      • 多光谱摄像头(Multispectral camera)

@copyright 云讷科技（深圳）有限公司
无人系统（Unmanned systems）从广义上说包括无人机、无人车、机器人和其他自主（Autonomous）自动化(Automated)机器。近年来无人飞机、无人驾驶和AI等技术的影响力增加，一定程度上是受传感器技术的推动，其他推动因素还包括计算力、嵌入式硬件和行业需求等。本文旨在简单梳理一些常用的传感器，以飨读者，需要指出的是，本文不意在列举出所有的传感器技术，所以会有些疏漏，欢迎联系我添加进去。

GPS (全球定位系统, Global positioning system)

GPS的工作原理是利用多个在轨卫星定位接收器所在位置的三维空间坐标，理论上而言，三个卫星信号即可定位接收器所在位置。现在全球导航系统有GPS, GLONASS, Beidou, Galileo等。

图1. ublox GPS模块

图1. ublox GPS模块

RTK(Real time kinematic)

RTK是一种利于载波相位的高精度定位设备，它的精度一般是GPS的好几个量级高，精度可达到厘米级，原理图如下。它包括基站和机载端两部分，基站通过实时修正位置来得到基站端的实时高精度位置。
图2. RTK工作原理

图2. RTK工作原理

距离传感器

距离传感器种类较多，这里介绍超声波传感器(Ultrasonic sensor)， 激光测距传感器(laser range finder)，毫米波雷达(millimeter wave radar)。这类传感器可用在定位，避障，速度监测等。

超声波传感器

超声波传感器又名声呐(sonar)，通过发射超声波来回时间差计算距离。超声波传感器可分为空气中和水下两种类别。
在这里插入图片描述

图3. 超声波传感器

激光测距传感器

激光测距传感器工作原理是通过发送单束激光来回时间差计算距离。
图4. 激光测距传感器

图4. 激光测距传感器

毫米波雷达

毫米波雷达是通过发射短波电磁波来回时间差计算距离，可用于无人系统避障，监测距离和速度等应用。
在这里插入图片描述

图5. 毫米波雷达

Lidar (Light detection and ranging，俗称激光雷达)

激光雷达分为二维和三维激光雷达两种类型，通过扫描激光完成点序列（二维激光雷达）或点云（三维激光）的测量，常用于无人机和无人车的定位和SLAM。激光雷达能检测的距离能达到100m以上，精度可以达到厘米级，可用在高清地图的绘制、定位和障碍物监测。激光雷达的弱点在于受空气中悬浮物影响较大，计算量大和成本昂贵。三维激光雷达是目前无人车主流传感器方案之一。
在这里插入图片描述

图6. 激光雷达和点云

UWB (Ultra-wide band，超宽带)

UWB技术在无人系统中可作为一种定位技术，可以用于室内场景，且价格低廉可规模化。它的工作原理是利用脉冲式高带宽信号传输，通过时间差计算距离，功耗低，抗干扰能力强，有厘米级精度。
在这里插入图片描述

图7. Time domain UWB模块

Camera （摄像头）

视觉技术由于提供信息量大，是无人系统中重要传感器之一，不同摄像头技术对应的技术方案种类繁多，百家争鸣。在无人系统中，摄像头可用于定位，建图，感知，识别和追踪。

日光用摄像头 (Daylight camera)

这类摄像头多采用CMOS芯片，集成度高。CMOS是Complimentary Metal Oxide Semiconductor的缩写，相比以前CCD成像技术，成本更低。对于技术开发而言，主要关心的指标有视场(field of view), 帧率，用户接口和分辨率。
在这里插入图片描述

图8. Ptgrey 摄像头

红外摄像头(Infrared camera)

红外摄像头通过捕捉红外辐射(infrared radiation)光线成像，主要用于测量建筑物周边的环境状况，大部分红外摄像头需要光束的配合，工作光谱波长区间有0.9~ 1.7um, 1.0~ 5.0um, 8.0~13.0um。
在这里插入图片描述

图9. FLIR红外摄像头

热成像摄像头(Thermal camera)

热成像摄像头可以测量一个物体的绝对温度，通过捕捉物体辐射的中红外(mid-infrared)光谱成像，可以用在完全黑暗的光线条件下。大部分热成像摄像头工作光谱波长区间在8.0~13.0um，在实际应用中容易和红外摄像头混淆，需要注意。
在这里插入图片描述

图10. FLIR热成像摄像头

RGB-D摄像头(RGB-D camera)

RGB-D摄像头可以同时提供颜色和深度信息，市场上的RGB-D摄像头采用的是PrimeSense公司的per-pixel depth sensing 专利技术。该技术通过PrimeSense传感器发射具有一定模式的红外散斑光线，然后返回的光线被传感器中自带的红外摄像头捕捉，于是深度信息可以被计算得到。

在这里插入图片描述

图11. Asus Xtion RGB-D摄像头

立体视觉摄像头(Stereo camera)

立体视觉摄像头采用的类似人眼的双目结构，通过两个摄像头对同一物体成像的偏差可以定位出深度信息。它的特点是价格低廉，但软件实现复杂，用于人机交互，3d扫描等领域。

在这里插入图片描述

图12. Microsoft Kinect 3d 立体视觉摄像头

TOF摄像头(Time of flight camera)

TOF摄像头利用的是CMOS像素阵列结合主动调制光源的技术，通过发送脉动光波得到深度信息，具有结构紧凑、易使用、高精度和高帧率等特点。相对于立体视觉摄像头而言，它的硬件成本稍高，但软件算法简单，常用于三维电影、人机交互等领域。

在这里插入图片描述

图13. Seeddstudio TOF摄像头

结构光摄像头(Structure light camera)

结构光摄像头通过向指定物体发射一定模式的光线，分析照射后的光线图实现。它的精度相比立体视觉摄像头和TOF摄像头都要高，但帧率低，且被观测体要求相对静止。结构光摄像头被广泛用于3d电影，人机交互和虚拟现实等领域。
在这里插入图片描述

图14. 结构光摄像头工作原理

多光谱摄像头(Multispectral camera)

多光谱摄像头通过同时采集红色、绿色、近红色和近红外光谱来成像，可以对可见光和非可见光同时捕捉。该摄像头常被用于农业植被成像采集，可以获得农作物产量和土壤健康等信息。
在这里插入图片描述

图15. 多光谱摄像头
### 气体监测摄像头(Gas detection camera) 针对油气泄露等问题，气体监测摄像头利用高分辨率和高热敏感度可以对油气泄露的温度场变化进行监测，工作原理采用的还是热成像技术。 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200128171725300.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Nvb2xrZXN3b3Jk,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
图16. FLIR 气体监测摄像头

针对以上各传感器，部分产家汇总见下图，为体现术语准确性，采用了英文以避免语言翻译错误，读者可根据实际技术方案选择。
在这里插入图片描述

图17. 无人系统传感器导航图

源文件可以从下述链接下载：
链接：https://pan.baidu.com/s/1oE4fbgMuPy60HgTJomJULw
提取码：hl3k

如果您读完觉得这篇文章有用，请帮助分享并关注我们的微信公众号，这会鼓励我们考虑撰写更多的科技文章。谢谢！如果有遗漏和错误，烦请将反馈意见发送至coolkesword@126.com。

微信公众号：云讷科技
在这里插入图片描述
附录：
云讷科技（深圳）有限公司是一家立足智能软硬件技术积累，面向科技教育行业的公司，公司旨在提供优质的科技教育产品，传播科技文化。公司现提供以下产品和服务：

  1. 提供基于无人系统技术的教育产品和课程，如可编程无人机/无人车、人工智能教育等
  2. 提供少儿可视化编程软件产品和课程，如python, scratch等
  3. 公司同时提供部分无人机行业核心解决方案，如飞行控制器，无人机操作系统等

欢迎洽谈合作
联系方式：coolkesword@126.com，
微信：coolkesword

本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

无人系统传感器导航

无人系统传感器导航 的相关文章

  • C++笔记-6-c++静态与单例

    C 43 43 笔记 6 c 43 43 静态与单例 文章目录 C 43 43 笔记 6 c 43 43 静态与单例前言一 静态静态成员变量静态成员函数 二 单例饿汉式懒汉式 总结 前言 自学笔记 xff0c 没有历史知识铺垫 xff08

  • C++笔记-4-c++类与继承

    C 43 43 笔记 4 c 43 43 类与继承 文章目录 C 43 43 笔记 4 c 43 43 类与继承前言一 类 Class 构造 析构函数拷贝构造和拷贝赋值 二 继承总结 前言 自学笔记 xff0c 没有历史知识铺垫 xff08

  • C++笔记-5-c++成员变量、函数指针

    C 43 43 笔记 5 c 43 43 成员变量 函数指针 文章目录 C 43 43 笔记 5 c 43 43 成员变量 函数指针前言一 成员变量指针二 成员函数指针总结 前言 自学笔记 xff0c 没有历史知识铺垫 xff08 省略百度

  • Qt实现的计算器

    写在前边 xff1a 这篇文章只是来带着大家一起实现一个基于Qt的计算器 中间会出现很多概念 xff0c 我们不做拓展介绍 xff0c 大家只要知道怎么用就好 xff0c 如果有需要我们后续再详细的对每个模块解析 1 首先介绍一下Qt xf

  • 【vue-element-admin笔记】

    vue element admin项目 xff08 1 xff09 一 使用步骤1 引入库2 出现问题 总结 一 使用步骤 1 引入库 代码如下 xff08 示例 xff09 xff1a git clone https span class

  • 无人机从零到一（组装、校准到起飞）

    一 组装 xff08 螺旋桨可以最后装 xff09 机械结构配置 xff1a 名称型号飞控Pixhawk 2 4 8 xff08 带安全开关 xff0c 蜂鸣器 xff0c 还买了减震板 xff09 螺旋桨8045 ABS xff08 33

  • C++11的多线程线程参数传递，指针与引用

    void foo std this thread sleep for std chrono seconds 1 int main std thread t std cout lt lt 34 before starting joinable

  • 学习（二）：I2C、SPI、UART、CAN的特点与区别

    官网教程链接 xff1a https ardupilot org dev docs code overview sensor drivers html I2C 一个主机 xff0c 允许多个从机一种相对简单的通信协议 xff0c 适合短距离

  • C++ Qt 两字节相加（和）的校验位

    函数名称 xff1a checkSum 函数功能 xff1a 校验位 帧头 43 数据段按2字节累加和 若数据段个数为奇数 xff0c 则累加和时在数据段后方补1个字节0x00 函数参数 xff1a QByteArray 帧头 43 数据段

  • 考研复习C++基础问答题（六）

    1 C 43 43 中存储类有哪些 xff1f 存储类定义 C 43 43 程序中变量 函数的范围 xff08 可见性 xff09 和生命周期 这些说明符放置在它们所修饰的类型之前 下面列出 C 43 43 程序中可用的存储类 xff1a

  • STM32CubeMX编辑规范（02）

    STM32CubeMX编辑规范 目录 STM32CubeMX编辑规范前言一 代码编写范围二 项目结构三 单独外设配置四 代码生成设置五 高级设置 前言 采用STM32CubeMX的编辑规范可以更好的在不同的芯片上移植 xff0c 修改外设可

  • 机器人局部避障的动态窗口法DWA (dynamic window approach)-matlab代码修改及动态障碍物避障效果

    具体效果视频 xff1a DWA动态障碍物 哔哩哔哩 https b23 tv pQp6ne 一 源码及问题 最初的源码链接https blog csdn net heyijia0327 article details 44983551 改

  • QQ可以用十六进制登录哦

    又到装逼 时刻了 平常人登QQ是这样的 xff1a 如果我告诉你 xff1a 还可以这样登录 xff0c 你信吗 xff1f 显然我成功了 xff0c 你呢 xff1f 想知道如何快速把QQ号转换为十六进制吗 xff1f 评论里告诉你 xf

  • Keil C51详细安装教程（最新版）

    Keil C51 0x00 说在前面0x01 资源获取0x02 软件安装0x03 还有一步 xff08 重要 xff09 0x04 小问题 0x00 说在前面 x1f4e2 Keil 5常用的分两个版本 xff0c C51和MDK C51用

  • Java学习之JavaWeb篇

    图床路径 Kuang JavaWeb Java Web 1 基本概念 web开发 web xff0c 网页的意思 xff0c www baidu com静态web html xff0c css提供给所有人看的数据 xff0c 始终不会变化

  • Typora自动上传图片到Gitee图床

    Typora自动上传图片到Gitee图床 序言 思路 Gitee作为免费的图床 xff0c Typora作为最好用的blog博客笔记软件 xff0c 通过PicGo软件配置将Typora中的图片自动保存到Gitee图床 xff0c 获得云端

  • 关于百度OCR和EasyOCR的研究记录

    现行方案 xff1a 迅捷OCR软件 采用迅捷OCR文字识别软件 xff0c 购买了一年的期限 操作需要使用pyautogui来操作软件进行操作 xff0c 现在也可以使用USB鼠键模块KM3来真实模拟鼠标键盘的操作 xff0c 可信度更高

  • qt打开项目，只有pro文件其它文件消失:-1: error: msvc-version.conf loaded but QMAKE_MSC_VER isn‘t set

    之前在电脑打开开发的项目 xff0c 突然今天打开突然只有pro文件其它文件消失了 xff0c 在文件管理器里面找也都还有 打开项目只剩下蓝色框里面的 网上查了一些资料 xff0c 发现是开发程序事qt的版本不同所导致 解决方法 点开项目

  • 表格中重复项设置一级和二级序号排序

    摘要 xff1a 一级分类存在重复项 xff0c 需要排序 xff0c 二级分类也存在重复项 xff0c 也需要排序 xff0c 相同一级分类中的二级分类需要重新从一开始排序 xff08 重点和难点 xff09 先来看看效果 xff1a 公

随机推荐

  • 动态数码管显示实验

    文章目录 摘要实验器件简介实验原理硬件电路图硬件电路连线实验代码实验结果思考以及注意事项实验视频教程资源分享 摘要 本实验采用了普中科技的51单片机开发板 本实验以静态数码管显示实验为基础 https blog csdn net weixi

  • C51中intrins_h头文件解释分析

    文章目录 摘要源代码说明举个栗子 摘要 这是关于C51中使用循环移位等函数的头文件定义的分析 源代码 span class token comment INTRINS H Intrinsic functions for C51 Copyri

  • 喜马拉雅音频下载+x2m文件转换

    文章目录 摘要软件免费音频VIP音频 摘要 一款关于喜马拉雅音频的小神器 x2m格式转换为m4a格式 批量下载操作 软件 绿色免费的小工具ximalaya downloader amp x2m decoder xff0c 当然是在电脑上运行

  • http报错：405 (METHOD NOT ALLOWED)

    使用post请求ajax数据时 xff0c 报错 xff1a 405 METHOD NOT ALLOWED 将post请求改为get请求

  • Http怎么解决粘包拆包的？

    发送端 xff1a 应用层协议的每个包到达传输层 xff0c 如果是tcp xff0c 会可能出现以下情况 1 应用层的每个包被拆成多个tcp报文 xff0c 分别发送 xff0c 这是拆包 xff1b 2 应用层的多个包组成一个tcp报文

  • ROS TCP通信

    Reference https blog csdn net deyuzhi article details 51725074 https blog csdn net weixin 43795921 article details 85307

  • Ubuntu+ROS安装及rosdep init失败解决办法

    1 安装Ubuntu16 04 18 04 xff08 1 xff09 双系统硬盘安装 xff1a 参考双硬盘Window10与Ubuntu16 04 18 04安装 脚踩香蕉皮的博客 CSDN博客 Ubuntu 18 04 xff1a 链

  • c++ 编译 报错 未定义的引用

    遇到的问题有两种情况 一个是static没初始化 一个是模板类实现和定义分开写 这里主要记录一下模板类实现和定义分开写报错的问题 xff08 都放在 h文件中就不会报错 xff09 自己尝试用 传统 方法 xff0c 及在 h文件里声明 在

  • JNI基础语法

    一 Java和JNI类型对照 1 1 基本类型对照表 Java类型Native类型C C 43 43 类型大小Booleanjbooleanunsigned char无符号8位Bytejbytechar有符号8位Charjcharunsig

  • STL源码剖析 笔记之三 迭代器

    第三章 迭代器概念与traits编程技法 Design Patterns 中提供有23个设计模式的完整描述 迭代器模式定义如下 xff0c 提供一种方法 xff0c 使之能够依序巡防某个聚合物 容器 所含的各个元素 xff0c 而又无需暴露

  • 带复杂命令启停功能的二自由度自动进样器

    给8051发送 34 Start E 34 后 系统开始工作 发送 34 Stop E 34 后 系统停止工作 与之前以串口中断为主线的控制逻辑不同 这里以定时器0中断为主线 其实也就是以系统序列动作为主线 并提高了串口中断的优先级 以实时

  • Python温度转换实例

    我的第一个程序 xff1a TempCovert py TemStr 61 input 34 请输入带有符号的温度值 xff1a 34 if TemStr 1 in 39 F 39 39 f 39 C 61 eval TemStr 0 1

  • 不同数据类型所占字节

    一 32位处理器 xff1a char xff1a 1个字节 char p xff1a 4个字节 int xff1a 4个字节 unsigned int xff1a 4个字节 double xff1a 8个字节 short xff1a 2个

  • 浏览器中输入www.baidu.com后发生了什么

    一道经典的面试题 xff1a 你输入网址后到页面显示出来 xff0c 中间发生了什么 xff1f 第一步 浏览器查找该域名的 IP 地址 第二步 浏览器根据解析得到的IP地址向 web 服务器发送一个 HTTP 请求 第三步 服务器收到请求

  • 交换机对数据帧的处理规则

    一 概述 以太网交换机对二层帧的转发处理比较复杂 xff0c 很多同事都不是很清楚 本文将对此问题进行总结 xff0c 并通过实验进行验证 二 交换机基本概念 在了解交换机转发规则之前 xff0c 我们先理解交换机的一些概念 xff0c 如

  • NAT详解

    NAT详解 1 概述 1 1 nat简介 NAT xff08 Network Address Translation xff0c 网络地址转换 xff09 是1994年提出的 它是一个IETF Internet Engineering Ta

  • FTP服务

    1 FTP简介 FTP是File Transfer Protocol xff08 文件传输协议 xff09 的英文简称 xff0c 而中文简称为 文传协议 用于Internet上的控制文件的双向传输 同时 xff0c 它也是一个应用程序 x

  • 从Linux服务器下载文件夹到本地

    1 使用scp命令 把本地的source txt文件拷贝到192 168 0 10机器上的 home work目录下 scp home work source txt root 64 192 168 0 10 home work 把192

  • 安卓开发——网络传输工具类HttpUtil（基于okhttp3）使用

    AndroStudio开发 xff1a 使用时需先导入okhttp3依赖 xff1a com squareup okhttp3 okhttp 3 4 1 依赖导入步骤 xff1a File ProjectStructure Dependen

  • 无人系统传感器导航

    文章目录 GPS 全球定位系统 Global positioning system RTK Real time kinematic 距离传感器超声波传感器激光测距传感器毫米波雷达 Lidar Light detection and rang

热门标签