你知道自主无人机的感知技术有哪些吗？-

据悉，无人机目前在人机协同地灾检测、遥感测绘、地质勘测、反恐、灾害救援等方面有较大的应用前景。无人机的自主、安全平衡及其感知是无人机关键技术之一。

无人机的自主性就是说无人机能够感知、交流、规划、制定决策和独立行动, 也能够完成人类通过人机交互布置给它的任务。

那么自主无人机的关键感知技术有哪些？

一、导航感知技术

常规无人机定位导航主要有惯性导航、全球卫星导航、无线电导航定位、航程推算、组合导航等。

1、惯性导航

惯性导航通过测量飞行器的加速度，并自动进行积分运算，获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。

惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性测量单元。3个自由度陀螺仪用来测量运载体的3个转动运动；3个加速度计用来测量运载体的3个平移运动的加速度。

2、全球卫星导航

包括GPS、GLONASS、Compass和Galileo等，它们定位精度高，其误差不随时间积累，但自主性能差，容易受干扰，信息更新速率较低。难以满足高动态和某些场合的实时控制要求，通常作为一种辅助导航系统。

3、无线电导航定位

由无线电测控系统或雷达系统组成,通过发射机发射电磁波,接收机通过天线接收到信号,然后根据电磁波的速度及发射至回波间隔时间,测量出无人机相对地面站的距离,由测得的飞机方位角和高低角、飞行高度确定飞机的相对位置;它们的定位精度虽与时间关系不大,但易受干扰,而且必须依赖地面站。

4、航程推算

是通过无人机的空速、高度、姿态等传感器数据和风速,实时推算无人机的位置, 其误差受机载传感器精度及风速测量的影响,并且会随时间的增加而积累。

5、组合导航

以惯性导航为主,其他导航手段为辅的组合导航系统成为目前导航系统主流,组合导航系统能大大提高导航系统的精度和可靠性。

6 视觉导航系统和景象匹配

由于其的可视性、可预见性、拟人性等优点，广泛用在了自主无人机的导航系统中。

景象匹配始于巡航导弹末制导，它具有设备结构简单、被动式、定位精度较高等特点, 采用图像传感器获取飞行或目标区附近的区域图像与存贮的基准图像进行匹配,获取飞行器位置数据. 区别于其他主动导航技术,景象匹配导航作为一种辅助导航方法,与惯性导航系统相结合可构成自主性很强的高精度导航系统,使无人机具备“视觉”能力,利用图像匹配搜索、识别、瞄准等。

景象匹配视觉设备可包括单目、双目、多目、鱼眼等形式的传感器,有可见光、红外、激光等,一般采用特征提取、特征匹配、光流分析、仿生学等以及各种组合导航进行处理。

二、路径感知技术

以感知和规避功能为例：

无人机的感知与规避功能是指无人机系统通过传感器、数据链路和地理信息数据等实现对空中交通环境的有效观测、评估和威胁判断, 在此基础上, 针对可能的碰撞威胁生成有效的规避路径和机动控制, 从而实现碰撞规避和保障空域交通安全

1 检测与跟踪.

实现空间环境感知的第 1 步, 利用各种机载传感器或各类通信链路对空间环境进行量测, 对各类潜在障碍物进行检测和状态估计。常见的感知设备包括各种非合作机载传感器, 包括光电、雷达、声波等以及合作式的通信链路。主要的感知目标包括飞行空域的各类合作/非合作动态目标以及各类静止障碍物。

2 威胁评估

通过有效的状态估计和空间遭遇建模, 对飞行态势进行理解分析, 根据空间分离规则和本机状态对碰撞威胁程度进行评估。

3 规避决策与路径规划

结合威胁评估结果, 通过人在回路或自主方式生成碰撞规避决策. 结合平台属性、飞行规则、障碍威胁属性等生成最优规避路径。

4 规避机动控制

感知与规避的最终输出. 根据规避机动决策和路径规划结果, 控制器计算控制输出实现规避路径跟随和应急机动。

其它还有通感融合的路径规划等。

三、安全感知技术

无人机感知系统主要分为合作式感知系统及非合作式感知系统。而为解决单目相机在深度估计方面的不足, 目前也广泛使用双目相机、深度相机、激光雷达等感知方法和系统。涉及的安全包括：传感器安全、软件安全、通讯网络安全和任务系统安全等。

传感器安全，如视觉传感器、惯性传感器、GPS 传感器以及激光雷达都可能受到攻击。

而对于地面站、飞控导航以及指挥控制系统中普遍使用的软件系统, 攻击者通常通过漏洞利用的方式对目标软件或系统进行攻击。

四、应用环境和对象感知技术

根据需要搭载视频、测量、测绘、拍照、音视频感知装置，进行感知。