无人系统传感器导航

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。

RTK它是一种高精度定位设备，有利于载波相位，其精度一般为GPS数量级高，精度可达厘米级。原理图如下。它包括基站和机载端。基站通过实时修正位置获得基站端的实时高精度位置。

超声波传感器种类繁多。(Ultrasonic sensor)， 激光测距传感器(laser range finder)，毫米波雷达(millimeter wave radar)。该传感器可用于定位、避障、速度监测等。

名声纳(sonar)，通过发射超声波来回计算距离。超声传感器可分为空气中和水下两类。

激光测距传感器的工作原理是通过发送单束激光来回计算距离。

毫米波雷达是通过发射短波电磁波来回时差计算距离，可用于无人系统避障、监测距离和速度。

激光雷达分为二维和三维激光雷达，通过扫描激光完成点序列（二维激光雷达）或点云（三维激光）测量，常用于无人机和无人机的定位SLAM。激光雷达能检测到1000的距离m以上精度可达厘米级，可用于高清地图的绘制、定位和障碍物监测。激光雷达的缺点是受空气中悬浮物影响较大，计算量大，成本高。三维激光雷达是目前无人车主流传感器方案之一。

UWB该技术可作为无人系统中的定位技术，可用于室内场景，价格低廉，规模大。其工作原理是利用脉冲高带宽信号传输，通过时差计算距离，功耗低，抗干扰能力强，精度厘米。

视觉技术是无人系统中的重要传感器之一，因为它提供了大量的信息。不同的摄像头技术对应各种各样的技术解决方案。在无人系统中，摄像头可用于定位、绘图、感知、识别和跟踪。

红外摄像头捕捉红外辐射(infrared radiation)光成像主要用于测量建筑物周围的环境条件。大多数红外摄像头需要光束的配合，工作光谱波长范围为0.9~ 1.7um, 1.0~ 5.0um, 8.0~13.0um。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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