
无人机激光传感器(激光高度计、激光雷达 LiDAR)是无人机精准、安全辅助降落的核心传感器,尤其在GPS 弱 / 无信号、夜间、复杂地形、移动平台(舰载 / 车载)、自动化机场场景下不可替代。
一、核心作用总结
激光传感器通过高精度测距、地面点云扫描、高度差与姿态解算,为飞控提供:
1.真实离地高度(AGL)(而非海拔)
2.降落区平整度、障碍物
3.无人机相对于降落点的位置/偏移/姿态
4.触地检测与软着陆控制
二、常用两类激光传感器
1.激光高度计(单点/线扫)
①低成本、高频(10~100Hz)、垂直测距
②主流消费级/工业无人机标配,负责精准测高
2.3D激光雷达(LiDAR)
①面阵扫描,生成点云
②用于找安全降落点、避障、对位停机坪、动态跟随(舰载)
三、激光辅助降落完整流程(分阶段)
1.高空阶段:修正高度,稳定悬停
气压计易受气流、温度、海拔影响,激光高度计提供真值校准。
输出AGL(AboveGround Level)离地真高,保证高度稳定不漂移。
2.近地阶段(通常<20~50m):扫描并寻找安全降落点
LiDAR/线激光开始工作:
扫描地面生成高程点云
算法自动筛选:平面度达标-无凸起/斜坡/积水/障碍物-尺寸足够容纳机身
识别停机坪、甲板、降落标识
3.精准对位:对准降落中心
激光(或激光+视觉)计算:
·水平偏移((X/Y))
·航向偏差(偏航角)
·左右/前后高度差→解算机身倾斜,飞控自动微调位置、调平、修正航向,使机心对准降落点中心。
4.慢速下降:软着陆控制
·激光持续高频测高,下降速率随高度降低而减小(越近越慢)。
·实时检测是否出现新障碍、地面是否晃动(如舰船)。
5.触地判断:自动锁桨,防止侧翻/反弹,通过:
·激光高度突然归零/剧烈跳变
·IMU加速度突变,双重确认触地→飞控立即减小动力/锁桨,完成安全降落。
四、关键技术:激光如何解决降落难点
1.直接测「离地高度」,不靠地图。激光是实时AGL,不受地形、建筑、甲板起伏影响。
2.机身姿态自动调平。多线激光同时测量:机头、机尾、左、右高度差→计算俯仰/滚转→自动调平。
3.抗环境能力远强于视觉
·白天强光、夜间全黑、雾霾、弱光、灰尘环境都能工作
·不依赖光照,是全天候降落的核心保障
4.支持移动平台动态降落(舰载/车载)。激光高频跟踪移动甲板/车位,实时修正水平速度,实现跟随式降落。
5.GPS失效时仍可自主降落。室内、桥下、从林、船舱、城市楼间遮挡→激光+IMU+视觉仍能安全落。
五、典型应用场景
·无人机自动化机场(自动回收、充电、换电)
·舰载无人机、车载移动降落
·室内/无GPS环境自主降落
·夜间/恶劣天气作业降落
·山地、废墟、楼顶等复杂地形安全降落
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