無人機(jī)以高效創(chuàng)新的方案，改變了多個行業(yè)的格局。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，無人機(jī)助力精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、作物監(jiān)測和牲畜追蹤。工業(yè)部門利用無人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場勘測、基礎(chǔ)設(shè)施檢查和項目監(jiān)控。無人機(jī)還在革新配送服務(wù)，尤其在向偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)送包裹、醫(yī)療用品和緊急援助物資方面表現(xiàn)出色，本文將重點(diǎn)介紹其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

無人機(jī)的眾多應(yīng)用

1.測繪無人機(jī)

這類無人機(jī)配備了高分辨率相機(jī)和深度傳感器，能夠為建筑、采礦和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域創(chuàng)建詳細(xì)的地圖和 3D 模型。

2.巡檢無人機(jī)

這類無人機(jī)借助熱像儀和傳感器檢查橋梁和管道等基礎(chǔ)設(shè)施，能夠提供實(shí)時數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)裂縫和腐蝕等問題。

3.農(nóng)業(yè)無人機(jī)

這類無人機(jī)利用多光譜傳感器監(jiān)測作物健康狀況、管理灌溉，以及噴灑農(nóng)藥或肥料，助力精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

4.配送無人機(jī)

這類無人機(jī)專為貨物運(yùn)輸而設(shè)計，適用于物流、醫(yī)療保健、電子商務(wù)等領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)快速高效的配送服務(wù)。

5.監(jiān)控與安防無人機(jī)

這類無人機(jī)配備高清相機(jī)和熱成像技術(shù)，能夠監(jiān)控大范圍區(qū)域和檢測入侵行為，從而增強(qiáng)安全性。

6.重載無人機(jī)

這類無人機(jī)載重能力出色，可在建筑、救災(zāi)和物流領(lǐng)域用于運(yùn)輸物資和設(shè)備。

7.環(huán)境監(jiān)測無人機(jī)

這類無人機(jī)用于監(jiān)測空氣和水質(zhì)，以及野生動物種群，為研究和保護(hù)工作提供數(shù)據(jù)支持。

8.應(yīng)急響應(yīng)無人機(jī)

在緊急情況下用于運(yùn)送醫(yī)療物資、尋找幸存者和評估損失；借助熱像儀和揚(yáng)聲器提升救援行動的效率。

9.建筑無人機(jī)這類無人機(jī)用于勘察現(xiàn)場、監(jiān)測施工進(jìn)度和開展安全檢查，能夠提供實(shí)時數(shù)據(jù)和高分辨率圖像，從而實(shí)現(xiàn)更高效的項目管理。

無人機(jī)分類

表 1.不同類型無人機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

無人機(jī)自主導(dǎo)航系統(tǒng)

圖像和深度傳感器是無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)不可或缺的一部分， 它們?yōu)闊o人機(jī)提供環(huán)境感知和交互所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。 圖像傳感器（例如高分辨率攝像頭） 通過檢測和追蹤視覺地標(biāo)來支持視覺導(dǎo)航， 這在沒有 GPS 的環(huán)境中尤其有用。 這些傳感器讓無人機(jī)能夠識別障礙物， 沿著指定路線飛行， 并根據(jù)視覺輸入進(jìn)行實(shí)時導(dǎo)航調(diào)整。

圖像傳感器捕獲的視覺數(shù)據(jù)由先進(jìn)的計算機(jī)視覺算法進(jìn)行處理， 使無人機(jī)能夠解讀復(fù)雜的場景并做出明智的決策。 相反，深度傳感器通過發(fā)射激光脈沖并測量反射信號， 來生成周圍環(huán)境的精確 3D 地圖。

這項技術(shù)使無人機(jī)即使在光線不足或視覺干擾嚴(yán)重的環(huán)境下， 也能高精度地穿越復(fù)雜地形并避開障礙物。 通過先進(jìn)的傳感器融合技術(shù)， 將圖像傳感器和深度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合， 能增強(qiáng)無人機(jī)的態(tài)勢感知能力， 使無人機(jī)具備避障、 精確導(dǎo)航和自主決策等復(fù)雜功能。 視覺和深度感知的結(jié)合， 對于無人機(jī)在多樣化和具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中高效可靠地作業(yè)至關(guān)重要。

基于 GPS 的導(dǎo)航是無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的另一大基石， 它借助全球定位系統(tǒng)確定無人機(jī)的精確位置， 并引導(dǎo)無人機(jī)飛向預(yù)先設(shè)定的航路點(diǎn)。 GPS 能提供可靠的定位數(shù)據(jù)， 這對于無人機(jī)在戶外應(yīng)用中保持航向和準(zhǔn)確抵達(dá)目的地至關(guān)重要。 該系統(tǒng)的工作原理是接收多顆衛(wèi)星發(fā)出的信號， 然后通過三角測算法確定無人機(jī)的精確位置。

然而， 在某些環(huán)境中， 比如在室內(nèi)、 茂密的森林里或在高樓大廈阻擋信號的城市峽谷地帶， GPS 信號可能會受到干擾或根本無法接收到信號。 為了克服這些局限性， 可以將 GPS 與圖像傳感器、 深度傳感器等其他傳感器相結(jié)合， 以確保無人機(jī)實(shí)現(xiàn)持續(xù)且精確的導(dǎo)航。

這種混合導(dǎo)航方式使無人機(jī)能夠在不同的導(dǎo)航方法之間無縫切換， 從而增強(qiáng)其在各種場景下的作業(yè)靈活性和可靠性。 通過將 GPS 數(shù)據(jù)與實(shí)時傳感器輸入相結(jié)合， 即使在 GPS 信號微弱或丟失的情況下， 無人機(jī)也能保持精確的定位和導(dǎo)航， 確保在各種環(huán)境中都能持續(xù)穩(wěn)定地工作。

無人機(jī)感知系統(tǒng)

為無人機(jī)選擇圖像傳感器時， 務(wù)必要考慮應(yīng)用的具體條件和要求。 通常，一個系統(tǒng)可能會使用六到八個傳感器， 但使用多達(dá)十二個傳感器的情況也并不少見。

全局快門傳感器能夠同時捕捉整個畫面， 非常適合用于拍攝移動物體， 因為它們可以避免圖像失真和運(yùn)動偽影。 這對于測繪、 勘察和工業(yè)巡檢等對精度要求極高的應(yīng)用尤為重要。 通過同時捕捉整個畫面， 全局快門可以防止卷簾快門中常見的“果凍效應(yīng)” 和運(yùn)動模糊等失真。

低功耗圖像傳感器具有多項優(yōu)勢，其功耗低，還能部署在多個位置，從而可以提供場景的全面視圖。

高動態(tài)范圍 (HDR) 相機(jī)在無人機(jī)技術(shù)中至關(guān)重要，可在不同的光照條件下捕捉到細(xì)節(jié)豐富、準(zhǔn)確清晰的圖像。這種相機(jī)能夠平衡明暗區(qū)域的曝光度，確保在復(fù)雜的光線條件下也不會遺漏任何細(xì)節(jié)。

高分辨率：2000 萬像素的 Hyperlux AR2020 將進(jìn)一步增強(qiáng)這些能力，使巡檢和勘測工作能夠更細(xì)致、精確地開展。

拓展視野：借助 SWIR 圖像傳感器，實(shí)現(xiàn)超越可見光范圍的觀測。