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設備與工具五、防撞傳感器如何工作
接下來，我們簡要說明每個障礙物檢測傳感器的工作原理。我們具有與立體視覺，紅外，激光雷達，ToF，超聲波和單眼視覺傳感器有關的更多文章和視頻的鏈接。
1、立體視覺傳感器，用于避障
立體視覺的工作方式與人類視覺中的3D感應類似。立體視覺是對深度信息的計算，它是將來自兩臺攝像機的二維圖像組合在稍微不同的視點上。
它從識別與多個攝像機觀察到的物理場景中相同點的圖像像素開始。然后可以使用來自每個攝像機的射線通過三角測量來建立點的3D位置。
識別出的對應像素越多，可以通過一組圖像確定的3D點就越多。相關立體方法嘗試獲取立體圖像中每個像素的對應關系，從而導致每個立體圖像生成數(shù)以萬計的3D值。
DJI使用立體視覺避免無人機前部的障礙物。他們還在無人機下方結合了立體視覺和超聲波傳感器。
Centeye RockCreek視覺傳感器
Centeye已開發(fā)出一種基于視覺的系統(tǒng)原型，該系統(tǒng)可以使小型無人機既可以在沒有GPS的情況下懸停在原地，又可以避免與附近障礙物的碰撞。該系統(tǒng)在“納米”無人駕駛飛機（UAV）上進行了測試，該無人機重約1盎司，可以放在人的手掌中。它使用Centeye RockCreek?視覺芯片。
2、用于探測物體的超聲波傳感器（聲納）
一個超聲波傳感器發(fā)出的高頻的聲音脈沖，然后倍花費的聲音的回波多久反射回來。超聲波傳感器有2個開口。這些開口中的一個發(fā)射超聲波（就像一個微型揚聲器），另一個開口接收超聲波（像一個微型麥克風）?？諝庵械囊羲偌s為每秒341米（1100英尺）。超聲波傳感器使用此信息以及發(fā)送和接收聲脈沖之間的時間差來確定到對象的距離。它使用以下數(shù)學方程式：
距離=時間x聲速/ 2
時間=發(fā)射超聲波與接收超聲波之間的時間
您將此數(shù)字除以2是因為聲波必須傳播到對象并返回
大多數(shù)無人機使用無人機底部的超聲波傳感器來檢測地面并用于地形跟隨模式。超聲波用于許多不同的領域。超聲波設備用于檢測物體并測量距離。超聲成像或超聲檢查通常用于醫(yī)學中。在產品和結構的非破壞性測試中，超聲波用于檢測不可見的缺陷。超聲波在清潔，混合和加速化學過程方面有許多工業(yè)用途。蝙蝠和海豚等動物使用超聲波來定位獵物和障礙物。
術語聲納用于用來生成和接收聲音的設備。聲納系統(tǒng)中使用的聲頻從非常低的次聲到極高的超聲不等。
3、HC-SR04超聲波傳感器
HC-SR04超聲波傳感器可利用聲納來確定像蝙蝠那樣的方式的對象的距離。它以易于使用的包裝提供出色的非接觸范圍檢測，具有高精度和穩(wěn)定的讀數(shù)。從2厘米到400厘米或1英寸到13英尺。HC-SR04的操作不受陽光或諸如Sharp測距儀之類的黑色物質的影響（盡管聲學上柔軟的物質，如布料可能很難檢測到）。它帶有超聲波發(fā)射器和接收器模塊。
您可以在此處閱讀HC-SR04超聲波傳感器的完整指南。
4、飛行時間（ToF）傳感器，可避免碰撞
甲時間-飛行照相機包括一個透鏡，集成光源，傳感器和接口。它能夠同時捕獲圖像中每個像素的深度和強度信息，從而以高幀頻實現(xiàn)極快的速度。ToF傳感器獨立捕獲深度，從而允許使用相對簡單的避障算法。ToF相機也非常準確。飛行時間也稱為“ Flash Lidar”，但不應將此技術與Lidar混淆，我將在后面進行討論。
ToF攝像機使用脈沖或連續(xù)波光源照亮包括對象在內的整個場景，然后觀察反射光。它測量脈沖從發(fā)射器到物體然后在反射物體后返回的時間。因為光速是已知的，所以可以輕松計算到障礙物上所有點的距離。根據(jù)這些計算，結果是一個3D深度范圍圖，該圖是在一個區(qū)域或場景的單次拍攝中創(chuàng)建的。它是捕獲3D信息的最快技術。該科爾維圖斯是使用TOF避免碰撞上前方傳感器，左，他們最新的口袋大小的四軸飛行器的右手邊。
AMS ToF障礙物檢測傳感器
用于障礙物檢測和避免碰撞的AMS ToF傳感器基于專有的SPAD（單光子雪崩光電二極管）像素設計和具有非常窄的脈沖寬度的時間數(shù)字轉換器（TDC）。它們可以測量實時直接時間飛行的一個VCSEL（激光）發(fā)射器的紅外線從物體反射的光線。
AMS的這種低功耗飛行時間傳感技術使主機系統(tǒng)能夠以很高的速度準確地測量距離。精確的距離測量可用于各種應用，包括存在檢測，用戶面部識別和高級相機。
AMS傳感器在其ToF傳感器中使用復雜的直方圖數(shù)據(jù)和智能軟件算法，具有以下功能：
能夠檢測并消除蓋玻片的影響。
不受蓋板玻璃反射引起的污跡和串擾的影響。
容納較大的間隙。
保持精確的距離檢測，不受物體的顏色，反射率和紋理的影響。
可以測量視野中距多個物體的距離。
5、用于障礙物檢測的紅外傳感器
紅外（IR）障礙物檢測傳感器根據(jù)紅外反射原理工作，以檢測障礙物。紅外避障傳感器主要由紅外發(fā)射器，紅外接收器和電位計組成。根據(jù)物體的反射特性，如果沒有障礙物，則所發(fā)射的紅外線會隨著其傳播的距離而減弱并最終消失。如果有障礙物，當紅外線遇到障礙物時，光線將被反射回紅外線接收器。然后紅外接收器檢測到該信號并確認前方有障礙物。
為防止IR傳感器被可見光所混淆，紅外探測器使用特定的紅外頻率，該特定頻率的紅外信號是由發(fā)射器產生，由物體反射，然后由接收器拾取的。匹配兩個設備（發(fā)射器和接收器）以獲得最佳靈敏度。沒有物體時，紅外線接收器不會接收信號。當前方有物體會阻擋紅外光，然后將紅外光反射回接收器。
（1）夏普GP2Y0A02YK0F紅外距離傳感器
Sharp GP2Y0A02YK0F使用反射的紅外光束測量6到60英寸（20 – 150厘米）范圍內的距離。通過使用三角測量來計算測得的距離，該傳感器可以提供一致的讀數(shù)，而不受表面反射率，工作時間或環(huán)境溫度的影響較小。
Sharp GP2Y0A02YK0F輸出與到反射物體的距離相對應的模擬電壓。您可以在此處閱讀有關此夏普紅外距離傳感器的更多信息。
（2）Arduino納米板和紅外避障傳感器模塊
學習障礙檢測的一種非常流行的方法是使用Arduino Nano電子板和IR避障傳感器。
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