装备激光雷达“智慧眼”，无人机实现多环境精准定高
5月26日1430，北醒联合云讷举办了无人机技术分享直播，两位主讲嘉宾分别是北醒资深产品经理-刘扬，研究生毕业于法国国立奥尔良大学，在激光雷达领域有多年的行业经验与研究；另一位是是云讷科技合伙人-王唐林王总，具有军工院所、公司从业经历，从事工业级产品开发近十年。
直播内容从行业情况、技术原理、应用落地、技术教程等方面深入浅出的进行了分享，期间大家互动火热对无人机定高等技术有诸多探讨与头脑风暴。
今天小编针对直播回放内容“激光雷达与光流技术如何强强联手”进行深度解析：
大多数无人机在起飞降落、悬停及水平飞行过程中，需要获取距离地面的绝对高度信息来控制起降速度及恒定飞行高度，以确保无人机飞行安全。常见的无人机定高传感器有gps、毫米波雷达和激光雷达传感器。gps在室内使用时存在信号丢失及精度差等问题。毫米波体积较大且帧率较低，不适用于该场景。kerloud无人机采用px4flow光学传感器和北醒单点激光雷达tf-luna混合感知方案，完美解决无人机在室内飞行定位，起降及悬停等问题。如视频中所示，按照本文所示的操作步骤可实现无人机半自动室内飞行。
北醒单点激光雷达tf-luna是一款高帧率、高精度、小体积、高性价比的空间距离传感器。tf-luna体积小、重量轻，将其安装在无人机下方，可以实时探测无人机到正下方地面的距离信息并反馈给无人机。无人机依据tf-luna实时传回的高度信息，完成起降、悬停及水平飞行等。
具体表现在，激光雷达实时探测无人机对地高度。当无人机飞行高度小于激光雷达量程时，激光雷达可快速且精准输出高度信息。当无人机飞行高度高于激光雷达量程时，激光雷达会输出极大值或0，此时无人机需采用其它传感器数据，如gps。在无人机起降过程中，激光雷达可输出连续的随时间变化的距离曲线。
此时采用激光雷达定高的过程是灵活且安全的，飞控系统会根据预设的高度信息，结合激光雷达的距离数据，实时调整飞机上升或下降。当激光雷达输出的距离值大于设定高度时，无人机将下降，反之则升高，从而维持在一个恒定的高度飞行。最后激光雷达将辅助无人机缓慢下降直至平稳落地，避免坠机风险。
激光雷达定高优势
及产品推荐
探测频率高
测量精度高
体积小，重量轻，易于安装集成
测距量程远
平均价格低于毫米波雷达
单点激光雷达视场角小
北醒tf02-pro激光雷达为例，净重50g，在无人机下降至低空0.1-40m范围内，通过最高1000hz的高频探测，可辅助无人机获取距地高度。相较于超声波测距传感器，不易受复杂环境的多次回波干扰，且无探测延时。3°视场角使无人机在定高时，不易因探测光束过大，探测到地面其他干扰物体而产生误报。
北醒单点tf系列产品选型推荐
左右滑动 查看更多激光雷达优点
kerloud uav
室内光流激光定位操作
kerloud uav系列作为云讷科技（深圳）面向无人机系统集成爱好者的高性价比开发平台，支持px4、dronecode、ros、nvidia和ubuntu等高级软件社区。产品设计紧凑，室内外场景通用；机身可搭载树莓派、nvidia jetson电脑及intel realsense深度相机等，基于ros开发环境及云讷官方提供的开源sdk，用户可便捷开展实时图像处理、深度学习、室内slam、室外避障等应用开发。搭载光流配置的kerloud无人机，为用户以少量设置实现室内定位提供了方便的选择。该平台配备有px4flow光学传感器和北醒tf-luna激光雷达测距传感器，px4flow是px4社区中的一款基于摄像头的智能传感器，在水平速度估计方面表现出色；tf-luna则可在高度测量中提供厘米级精度。该配置飞机在具备纹理地面的室内环境中，水平、垂直定位精度分别可达到0.1m、0.05m级别。此外，飞机也支持室外环境下的无gps飞行。（本教程将演示kerloud uav基于光流实现室内定位的操作方法，更多信息详见云讷科技官网。）1. 环境要求使用光流传感器，需要室内地面具备丰富的纹理，因此建议用户使用棋盘纸或其他图案来对地面进行覆盖、装饰。另外，px4flow相机的光照条件也要足够。
2. 固件设置搭载光流配置的kerloud无人机在出厂阶段已正确配置。面向室内场景，可在qgroundcontrol界面中配置如下参数：
sens_en_tf: 2sens_en_px4flow: 1ekf2_hgt_mode: 2ekf2_aid_mask: 2ekf2_mag_type: 0ekf2_of_pos_y: -0.07 参数说明如下：sens_en_tf: 启动北醒tf测距传感器驱动程序。sens_en_px4flow: 启动px4flow驱动程序。ekf2_hgt_mode: 将激光测距仪设置为主要高度信息源。ekf2_aid_mask: 启动ekf估计中的光流设置。ekf2_mag_type: 设置磁力计航向测量为自动模式。ekf2_of_pos_y: 设置光流传感器在体坐标系y轴的相对位置。
3. 光流对焦设置px4flow传感器的相机镜头在出厂时已调好，官方调参指引可参见：https://docs.px4.io/master/en/sensor/px4flow.html。简要陈述：用户可使用提供的micro-usb线，将px4flow传感器接入运行有qgc的电脑，然后在qgc设置菜单中选择px4flow，很快就能在qgc界面中看到来自px4flow相机的图像。用户可简单地放置一本书在地面，将相机抬高到想要飞行的高度（一般为1~3米），拧下固定螺丝，然后通过拧松、拧紧镜头寻找焦点位置以实现对焦。当书本的边缘在图像中清晰可见时（参见下图），调焦结果可视为能接受。
4. 传感器数据查看设置后可以通过qgc地面站查看确认光流传感器和激光测距传感器数据：以上4步即可完成无人机到手光流激光定位操作，简单便捷，基本到手即用。
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大多数无人机在起飞降落、悬停及水平飞行过程中，需要获取距离地面的绝对高度信息来控制起降速度及恒定飞行高度，以确保无人机飞行安全。常见的无人机定高传感器有gps、毫米波雷达和激光雷达传感器。gps在室内使用时存在信号丢失及精度差等问题。毫米波体积较大且帧率较低，不适用于该场景。kerloud无人机采用px4flow光学传感器和北醒单点激光雷达tf-luna混合感知方案，完美解决无人机在室内飞行定位，起降及悬停等问题。如视频中所示，按照本文所示的操作步骤可实现无人机半自动室内飞行。
北醒单点激光雷达tf-luna是一款高帧率、高精度、小体积、高性价比的空间距离传感器。tf-luna体积小、重量轻，将其安装在无人机下方，可以实时探测无人机到正下方地面的距离信息并反馈给无人机。无人机依据tf-luna实时传回的高度信息，完成起降、悬停及水平飞行等。
具体表现在，激光雷达实时探测无人机对地高度。当无人机飞行高度小于激光雷达量程时，激光雷达可快速且精准输出高度信息。当无人机飞行高度高于激光雷达量程时，激光雷达会输出极大值或0，此时无人机需采用其它传感器数据，如gps。在无人机起降过程中，激光雷达可输出连续的随时间变化的距离曲线。
此时采用激光雷达定高的过程是灵活且安全的，飞控系统会根据预设的高度信息，结合激光雷达的距离数据，实时调整飞机上升或下降。当激光雷达输出的距离值大于设定高度时，无人机将下降，反之则升高，从而维持在一个恒定的高度飞行。最后激光雷达将辅助无人机缓慢下降直至平稳落地，避免坠机风险。
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测量精度高
体积小，重量轻，易于安装集成
测距量程远
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北醒tf02-pro激光雷达为例，净重50g，在无人机下降至低空0.1-40m范围内，通过最高1000hz的高频探测，可辅助无人机获取距地高度。相较于超声波测距传感器，不易受复杂环境的多次回波干扰，且无探测延时。3°视场角使无人机在定高时，不易因探测光束过大，探测到地面其他干扰物体而产生误报。
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2. 固件设置搭载光流配置的kerloud无人机在出厂阶段已正确配置。面向室内场景，可在qgroundcontrol界面中配置如下参数：
sens_en_tf: 2sens_en_px4flow: 1ekf2_hgt_mode: 2ekf2_aid_mask: 2ekf2_mag_type: 0ekf2_of_pos_y: -0.07 参数说明如下：sens_en_tf: 启动北醒tf测距传感器驱动程序。sens_en_px4flow: 启动px4flow驱动程序。ekf2_hgt_mode: 将激光测距仪设置为主要高度信息源。ekf2_aid_mask: 启动ekf估计中的光流设置。ekf2_mag_type: 设置磁力计航向测量为自动模式。ekf2_of_pos_y: 设置光流传感器在体坐标系y轴的相对位置。
3. 光流对焦设置px4flow传感器的相机镜头在出厂时已调好，官方调参指引可参见：https://docs.px4.io/master/en/sensor/px4flow.html。简要陈述：用户可使用提供的micro-usb线，将px4flow传感器接入运行有qgc的电脑，然后在qgc设置菜单中选择px4flow，很快就能在qgc界面中看到来自px4flow相机的图像。用户可简单地放置一本书在地面，将相机抬高到想要飞行的高度（一般为1~3米），拧下固定螺丝，然后通过拧松、拧紧镜头寻找焦点位置以实现对焦。当书本的边缘在图像中清晰可见时（参见下图），调焦结果可视为能接受。
4. 传感器数据查看设置后可以通过qgc地面站查看确认光流传感器和激光测距传感器数据：以上4步即可完成无人机到手光流激光定位操作，简单便捷，基本到手即用。
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0-5V/0-10V/rs485混合信号转PWM转换器脉宽调制模块
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