无人机避障的未来趋势是雷达？

上周，在美国纽约州雪城举办的无人机交通管制峰会（Unmanned Traffic Management Convention - UTM 2016）中，举行了一场无人机避障飞行比赛，无人机方案提供企业Aerotenna获得了此次峰会比赛的冠军。与通常无人机采用的超声波或双目等方案避障不同的是，Aerotenna的避障方案采用以雷达技术为基础的µSharp 360度微波雷达，同时搭载了雷达高度计µLanding作为室内定高，在障碍规避上效果相对传统方案占了明显优势。

Aerotenna 2015年成立，总部在美国，中国设有分公司，据Aerotenna市场营销负责人钱鸿树介绍，他们团队成员全都由10年以上雷达、无人机和高性能运算系统研发经验的科研人员组成，在Aerotenna之前他们都是从事无人机冰川遥感、测绘等研究工作。就在本月初，他们刚刚发布了他们新一代的无人机应用产品：小型单向避障模块μSharp Patch和OcPoC-mini系列FPGA SoC飞行控制平台。

小型无人机雷达模块

随着无人机应用的成熟和大规模普及，稳定、可靠的避障系统对于无人机来说越发重要，而目前市面上的很多无人机产品所用的传感方案无外乎视觉、超声波等传统方案，相对这些传统方案，雷达的可靠性、准确度以及感知距离都定高相对上了一个层次。

钱鸿树告诉雷锋网，Aerotenna是第一家把传统雷达系统微型化，并且打造成易于小型无人机集成的高性价比产品，在雷达方面，目前该公司有两个产品线，一个是用于自主起降和定高飞行的高度计，另一个就是360度全向避障模块。据了解，他们的雷达模块可以做到正面面积比信用卡还小（6.5x4.5x0.8cm，50克）。

关于尺寸，Aerotenna中国研发中心负责人冀博士说，目前做无人机雷达这块的厂商做的都比较小，但是关键点在于，做这方面的厂商也屈指可数。

在无人驾驶方向做雷达的很多，但是做无人机的很少，国内仅仅也就几家在做，在美国，包括比尔盖茨投的雷达公司Echodyne在内，也只有三四家而已，我们现在做的算是一个开创性的工作。

冀博士说，把雷达应用于无人机上的技术研发难度还是挺高的，射频设计方法和制造流程、优化内部的天线结构、发射效率和带宽的处理等等技术方面都是不小的挑战。比如在天线方面频率要非常高，所以天线的设计就要保证能满足需求，另外，对信号处理的要求基本原理很简单，但是想做得非常好的话也需要一定的信号处理的功底才行。

作为一个无人机的感官系统，实时性要求更高也是硬需求，考虑到未来无人机在飞行执行任务的过程中需要保持好的飞行状态，就需要极高的安全性和稳定性，这对传感器收集到的信号信息以及同时所涉及到的应用能够做实时处理的能力是一个关键点。

在性能和可靠性方面，雷达方案肯定远远胜于超声波的方案。

纵然雷达方案的性能和技术优势远胜于传统视觉、超声波等，但是市场上主流无人机通常还是会采用的双目、超声波等其他类型的传感器，一方面是因为这类的人才大多在军事领域，了解这方面的人并不是特别多，直至近两年无人驾驶普及开来之后，才在汽车领域开始出现相关的研发人员。另一方面，受限于雷达的成本问题是这些厂商没有使用这种方案的重要考量之一。

不过雷达方案也相应会有一些缺点，冀博士表示，雷达的优势可靠性，受环境影响较小，但是相对于视觉、激光等传感器对环境感知的精细度要稍微差一些。不过这一方面是可以弥补的，像现在汽车上所用的“集合光学和微波雷达互补”的方案就是比较合理的。

多传感器的一个方案是比较理想的方案。无人机在商用领域已经开始向这个方向走了，比如视觉+超声波，雷达方案也同样可以这么做，我们的飞控也是在多传感器融合的这一点进行考量而研发的。光学雷达集成的这一部分是我们一直想要完善的地方。

雷达是趋势

钱鸿树告诉雷锋网(公众号：雷锋网)，目前把雷达方案做到无人机上，成本相比双目、超声是要稍微贵一些，但并不是贵得离谱。

举一个价位的参考的例子，“超声波”好一点的一两百（人民币），双目摄像头稍微好一点大约六百到一千，我们的微波雷达目前大约在千元左右（根据解决方案的不同价位也不尽相同），但是这个价格也受生产量的影响，将来产量上去了也会相应降一些。

从无人机平台集成这方面来讲，如果一个无人机厂商想做低端消费级无人机，并且对成本有非常高的要求的话，那么这个雷达方案的价位对他们来说是不能接受的，但是对于商用和工业无人机领域来说，成本只是这些厂商考虑的因素之一，此外主要还是考虑方案所产生的功效能否满足他们的需求，所以目前Aerotenna的客户也都集中在这块，不过未来他们的雷达方案也会用到消费级上，他们已经对应提出了一个产品线，现在在跟一些消费级无人机的厂家进行对接。

我们觉得把雷达应用到无人机上是非常必要的，目前已经充分证明了微波雷达的可靠性，虽然没有被普及和采用，只是很多厂商基于成本的考虑会比较多，当未来当产量上升，成本下降到一个能够接受的程度，比如说，当雷达方案能够接近目前超声波方案的成本的话，那在技术上，雷达就有着绝对的优势了。另外，以现在的成本来看，至少在商业和工业应用方面这个成本是完全可以接受的。

我主要表达的不是我们的产品有多好，而是说，对于无人机厂商和资深玩家来说，他们都清楚雷达对于无人机来说是一个什么样的效果，但是对于普通的无人机消费者来说还不是特别了解，我们所做的也是想让他们对雷达这项方案有新的认识。

钱鸿树说，现在对于普通用户来说，对无人机的需求很多都还停留在航拍机这方面，航拍机对于避障等性能的需求并不是十分尖端，所以雷达方案在用户需求方面还没有达到满足趋势的条件。随着无人机技术的发展和应用的成熟，从玩具到半玩具半工具再到日常使用的工具，无人机能够渐渐地成为一个日常所需，到那时候，稳定性就会变成一个刚需。只要是刚需，成本通过更大的量产就能够解决，这方面不用担心。他说，Aerotenna的目标是把微波雷达传感器的价位向超声的价位靠拢，促进无人机雷达方案的普及。

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