無人機(jī)避障的未來趨勢(shì)是雷達(dá)？

上周，在美國紐約州雪城舉辦的無人機(jī)交通管制峰會(huì)（Unmanned Traffic Management Convention - UTM 2016）中，舉行了一場(chǎng)無人機(jī)避障飛行比賽，無人機(jī)方案提供企業(yè)Aerotenna獲得了此次峰會(huì)比賽的冠軍。與通常無人機(jī)采用的超聲波或雙目等方案避障不同的是，Aerotenna的避障方案采用以雷達(dá)技術(shù)為基礎(chǔ)的µSharp 360度微波雷達(dá)，同時(shí)搭載了雷達(dá)高度計(jì)µLanding作為室內(nèi)定高，在障礙規(guī)避上效果相對(duì)傳統(tǒng)方案占了明顯優(yōu)勢(shì)。

Aerotenna 2015年成立，總部在美國，中國設(shè)有分公司，據(jù)Aerotenna市場(chǎng)營銷負(fù)責(zé)人錢鴻樹介紹，他們團(tuán)隊(duì)成員全都由10年以上雷達(dá)、無人機(jī)和高性能運(yùn)算系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的科研人員組成，在Aerotenna之前他們都是從事無人機(jī)冰川遙感、測(cè)繪等研究工作。就在本月初，他們剛剛發(fā)布了他們新一代的無人機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品：小型單向避障模塊μSharp Patch和OcPoC-mini系列FPGA SoC飛行控制平臺(tái)。

小型無人機(jī)雷達(dá)模塊

隨著無人機(jī)應(yīng)用的成熟和大規(guī)模普及，穩(wěn)定、可靠的避障系統(tǒng)對(duì)于無人機(jī)來說越發(fā)重要，而目前市面上的很多無人機(jī)產(chǎn)品所用的傳感方案無外乎視覺、超聲波等傳統(tǒng)方案，相對(duì)這些傳統(tǒng)方案，雷達(dá)的可靠性、準(zhǔn)確度以及感知距離都定高相對(duì)上了一個(gè)層次。

錢鴻樹告訴雷鋒網(wǎng)，Aerotenna是第一家把傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)微型化，并且打造成易于小型無人機(jī)集成的高性價(jià)比產(chǎn)品，在雷達(dá)方面，目前該公司有兩個(gè)產(chǎn)品線，一個(gè)是用于自主起降和定高飛行的高度計(jì)，另一個(gè)就是360度全向避障模塊。據(jù)了解，他們的雷達(dá)模塊可以做到正面面積比信用卡還?。?.5x4.5x0.8cm，50克）。

關(guān)于尺寸，Aerotenna中國研發(fā)中心負(fù)責(zé)人冀博士說，目前做無人機(jī)雷達(dá)這塊的廠商做的都比較小，但是關(guān)鍵點(diǎn)在于，做這方面的廠商也屈指可數(shù)。

在無人駕駛方向做雷達(dá)的很多，但是做無人機(jī)的很少，國內(nèi)僅僅也就幾家在做，在美國，包括比爾蓋茨投的雷達(dá)公司Echodyne在內(nèi)，也只有三四家而已，我們現(xiàn)在做的算是一個(gè)開創(chuàng)性的工作。

冀博士說，把雷達(dá)應(yīng)用于無人機(jī)上的技術(shù)研發(fā)難度還是挺高的，射頻設(shè)計(jì)方法和制造流程、優(yōu)化內(nèi)部的天線結(jié)構(gòu)、發(fā)射效率和帶寬的處理等等技術(shù)方面都是不小的挑戰(zhàn)。比如在天線方面頻率要非常高，所以天線的設(shè)計(jì)就要保證能滿足需求，另外，對(duì)信號(hào)處理的要求基本原理很簡單，但是想做得非常好的話也需要一定的信號(hào)處理的功底才行。

作為一個(gè)無人機(jī)的感官系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性要求更高也是硬需求，考慮到未來無人機(jī)在飛行執(zhí)行任務(wù)的過程中需要保持好的飛行狀態(tài)，就需要極高的安全性和穩(wěn)定性，這對(duì)傳感器收集到的信號(hào)信息以及同時(shí)所涉及到的應(yīng)用能夠做實(shí)時(shí)處理的能力是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

在性能和可靠性方面，雷達(dá)方案肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于超聲波的方案。

縱然雷達(dá)方案的性能和技術(shù)優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)視覺、超聲波等，但是市場(chǎng)上主流無人機(jī)通常還是會(huì)采用的雙目、超聲波等其他類型的傳感器，一方面是因?yàn)檫@類的人才大多在軍事領(lǐng)域，了解這方面的人并不是特別多，直至近兩年無人駕駛普及開來之后，才在汽車領(lǐng)域開始出現(xiàn)相關(guān)的研發(fā)人員。另一方面，受限于雷達(dá)的成本問題是這些廠商沒有使用這種方案的重要考量之一。

不過雷達(dá)方案也相應(yīng)會(huì)有一些缺點(diǎn)，冀博士表示，雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)可靠性，受環(huán)境影響較小，但是相對(duì)于視覺、激光等傳感器對(duì)環(huán)境感知的精細(xì)度要稍微差一些。不過這一方面是可以彌補(bǔ)的，像現(xiàn)在汽車上所用的“集合光學(xué)和微波雷達(dá)互補(bǔ)”的方案就是比較合理的。

多傳感器的一個(gè)方案是比較理想的方案。無人機(jī)在商用領(lǐng)域已經(jīng)開始向這個(gè)方向走了，比如視覺+超聲波，雷達(dá)方案也同樣可以這么做，我們的飛控也是在多傳感器融合的這一點(diǎn)進(jìn)行考量而研發(fā)的。光學(xué)雷達(dá)集成的這一部分是我們一直想要完善的地方。

雷達(dá)是趨勢(shì)

錢鴻樹告訴雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))，目前把雷達(dá)方案做到無人機(jī)上，成本相比雙目、超聲是要稍微貴一些，但并不是貴得離譜。

舉一個(gè)價(jià)位的參考的例子，“超聲波”好一點(diǎn)的一兩百（人民幣），雙目攝像頭稍微好一點(diǎn)大約六百到一千，我們的微波雷達(dá)目前大約在千元左右（根據(jù)解決方案的不同價(jià)位也不盡相同），但是這個(gè)價(jià)格也受生產(chǎn)量的影響，將來產(chǎn)量上去了也會(huì)相應(yīng)降一些。

從無人機(jī)平臺(tái)集成這方面來講，如果一個(gè)無人機(jī)廠商想做低端消費(fèi)級(jí)無人機(jī)，并且對(duì)成本有非常高的要求的話，那么這個(gè)雷達(dá)方案的價(jià)位對(duì)他們來說是不能接受的，但是對(duì)于商用和工業(yè)無人機(jī)領(lǐng)域來說，成本只是這些廠商考慮的因素之一，此外主要還是考慮方案所產(chǎn)生的功效能否滿足他們的需求，所以目前Aerotenna的客戶也都集中在這塊，不過未來他們的雷達(dá)方案也會(huì)用到消費(fèi)級(jí)上，他們已經(jīng)對(duì)應(yīng)提出了一個(gè)產(chǎn)品線，現(xiàn)在在跟一些消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的廠家進(jìn)行對(duì)接。

我們覺得把雷達(dá)應(yīng)用到無人機(jī)上是非常必要的，目前已經(jīng)充分證明了微波雷達(dá)的可靠性，雖然沒有被普及和采用，只是很多廠商基于成本的考慮會(huì)比較多，當(dāng)未來當(dāng)產(chǎn)量上升，成本下降到一個(gè)能夠接受的程度，比如說，當(dāng)雷達(dá)方案能夠接近目前超聲波方案的成本的話，那在技術(shù)上，雷達(dá)就有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)了。另外，以現(xiàn)在的成本來看，至少在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用方面這個(gè)成本是完全可以接受的。

我主要表達(dá)的不是我們的產(chǎn)品有多好，而是說，對(duì)于無人機(jī)廠商和資深玩家來說，他們都清楚雷達(dá)對(duì)于無人機(jī)來說是一個(gè)什么樣的效果，但是對(duì)于普通的無人機(jī)消費(fèi)者來說還不是特別了解，我們所做的也是想讓他們對(duì)雷達(dá)這項(xiàng)方案有新的認(rèn)識(shí)。

錢鴻樹說，現(xiàn)在對(duì)于普通用戶來說，對(duì)無人機(jī)的需求很多都還停留在航拍機(jī)這方面，航拍機(jī)對(duì)于避障等性能的需求并不是十分尖端，所以雷達(dá)方案在用戶需求方面還沒有達(dá)到滿足趨勢(shì)的條件。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的成熟，從玩具到半玩具半工具再到日常使用的工具，無人機(jī)能夠漸漸地成為一個(gè)日常所需，到那時(shí)候，穩(wěn)定性就會(huì)變成一個(gè)剛需。只要是剛需，成本通過更大的量產(chǎn)就能夠解決，這方面不用擔(dān)心。他說，Aerotenna的目標(biāo)是把微波雷達(dá)傳感器的價(jià)位向超聲的價(jià)位靠攏，促進(jìn)無人機(jī)雷達(dá)方案的普及。

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