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發布日期：2022-10-14 點擊率：77
在無源和有源傳感器快速的技術進步已經授權無人駕駛飛機的能力在各種類型的任務[ 117，118 ]。無人駕駛飛機上的傳感器便利在厘米和空間分辨率和時間相關的分辨率圖像捕獲在時間[ 117，119，120，121，122]。無人機上的傳感器取決于無人機的大小和任務。但是，根據航拍目的和照明條件，需要將各種傳感器安裝到無人機上。其中包括RGB傳感器，超聲波傳感器，紅外傳感器（IR），立體相機，激光測距儀（LRF），超寬帶雷達（UWB）和高光譜傳感器。圖4顯示了采礦業無人機中常用的傳感器示例。
無人機04 00034 g004 550 圖4. 采礦無人機上常用傳感器的示例：（a）紅外傳感器[ 123 ]，（b）超聲傳感器[ 124 ]，（c）RGB攝像機[ 125 ]，（d）立體攝像機[ 126 ]，（e）激光測距儀[ 126 ]，（f）超寬帶雷達（UWB）[ 127 ]，（g）高光譜傳感器[ 128 ]，（h）磁傳感器[ 129 ]，（i）氣體探測器[ 130 ]， （j）可見和近紅外光譜范圍（VNIR）[ 131 ]。
7.1。紅外傳感器
紅外傳感器（IR）是一種低成本的障礙物檢測器傳感器。紅外輻射可以被IR檢測到或發出。通常，所有絕對零以上的材料都會發出紅外光譜的波。被認為是熱傳感器的紅外傳感器可以檢測物體的能量輻射。盡管有限的分辨率，紅外傳感器具有檢測人的能力[ 75，80，132 ]。一方面，它具有通過霧，煙，白天和黑夜進行感應的優勢。但是，另一方面，它會因火焰和任何其他高溫源而變形。此外，它不能很好地通過厚粉塵[工作75，132 ]。
7.2。超聲波傳感器（美國）
便宜且簡單的特點使超聲傳感器可用于各種應用。這些傳感器通過輻射高頻聲波并收集反射波來檢測障礙物。可以通過考慮飛行時間技術來確定到障礙物的距離。超聲波傳感器是無人機技術中唯一不基于電磁波（EM）的通用傳感器。超聲波傳感器的缺點是檢測吸聲材料，例如布料。此外，它具有更短的范圍比另一種類型的傳感器[的75，76，80 ]。
7.3。紅綠藍（RGB）傳感器
RGB攝像頭可用于測量和地圖繪制，庫存量計算，道路交通監控，安全監控，檢查等。RGB攝像頭是一種可獲取RGB（紅綠藍）圖像（包括每像素深度報告）的傳感系統。RGB攝像頭有兩個積極的音響之一[工作133，134 ]或時間飛行檢測在像素[龐大的數量，創造深度評測133 ]。考慮到無人機的燃油消耗，需要仔細選擇相機。通常，對于固定翼無人機來說，緊湊型相機是首選，因為重型設備無法攜帶[ 18 ]。
7.4。立體相機
立體相機是一種配備有兩個或多個鏡頭以創建3D圖像的相機，類似于人的視覺系統。立體相機能夠通過其單獨的圖像傳感器來顯示三維圖像。在清潔環境中的高分辨率和準確性是立體相機的優勢。但是，由于在這種條件下光波會失真，因此它在煙霧，霧氣或灰塵中的性能較差[ 80 ]。
7.5。激光測距儀（LRF）
激光測距儀（LRF）是昂貴的傳感器，通常用于無人機技術中的障礙物檢測。在LRF中，激光束會輻射到障礙物，并且通過接收反射波并考慮飛行時間，可以測量到物體的距離。由于LRF使用光的光波長，因此不適合霧，煙，灰塵或類似的不利條件[ 80 ]。
7.6。超寬帶雷達（UWB）
超寬帶雷達（UWB）的障礙物檢測是通過發射無線電頻譜中的電磁波來進行的。與US和LRF相似，可以通過考慮反射波和飛行時間來測量到目標的距離。但是，雷達的無線電波具有比可見光和紅外線更長的波長。因此，無線電波具有比在塵埃可見光，霧，煙，以及其它不利條件[更好地滲透80，135 ]。
超寬帶雷達（UWB）具有一些使其適合采礦無人機的功能。首先，它有一個更精確和更高的圖像分辨率相比于像霧，煙，灰塵，雨，雪，氣體惡劣的環境條件的超聲波傳感器，和氣溶膠[ 77，80，132 ]。其次，UWB使用的低能量通常小于1瓦。這意味著雄蜂電池功率可以保存供其他實用程序[ 80，136 ]。第三，關于低頻譜密度，UWB具有與像飛行控制器和遙測鏈路[其它無線用途最小干擾80，136]。第四，UWB可以檢測不同的特征，如墻，邊和角。最后，它可以識別最近物體的三維坐標[ 137 ]。
7.7。高光譜傳感器
最近，輕量高光譜成像（HSI）傳感器正在開發用于無人駕駛飛機上[ 138，139，140 ]。大多數多光譜成像儀（Landsat，SPOT和AVHRR）在幾個由光譜段分開的寬波段上檢測地球表面物質的反射率。換句話說，高光譜傳感器將反射輻射評估為一系列窄且連續的波段。通常，由高光譜傳感器以10至20 nm的間隔測量波段[ 141 ]。這些傳感器可以提供傳統方法無法訪問的信息。一般情況下，這種傳感器被廣泛應用于地質，礦物映射，和勘探[ 140，142，143，144，145 ]。
7.8。磁傳感器
磁傳感器可以對磁場進行精確測量。此外，磁傳感器評估干擾，磁場的變化包括通量，強度和方向[ 146 ]。銫磁力計（例如Scintrex CS-3S1）的正常重量約為0.82千克。應當注意，為了導出三維磁場梯度，需要四個磁力計。這意味著3.28千克將是磁傳感器的總重量。這種傳感器可能在礦物勘探中很有用[ 147 ]。
7.9。可見光和近紅外光譜范圍（VNIR
具有電磁頻譜的VNIR傳感器通常更適合安裝在無人機上，因為它們體積小且重量輕。間隔約為400納米和1400納米（nm）的波長稱為電磁光譜的可見光和近紅外（VNIR）部分[ 148 ]。該范圍由完整的可見光譜和紅外光譜的相鄰部分組成，直至間隔1400和1500 nm處的吸水帶[ 149 ]。另外，還有一些定義涵蓋從1400 nm到2500 nm的吸水帶的短波紅外波段[ 149 ]。這些傳感器可用于露天礦的表面濕度[ 150]，尾礦壩，地下空間墻和地面。此外，每種顆粒狀礦物在VNIR光譜中都有特殊的特征[ 151 ]，這對于配備VNIR傳感器的無人機在礦物勘探中具有優勢。
7.10。空氣質量傳感器
在上述傳感器的頂部，可以將特定傳感器（例如，空氣質量，氣體感測，粉塵監測等）安裝在無人機上以執行特定任務。表9顯示了用于空氣質量測試和氣體檢測的傳感器示例。通常，空氣質量傳感器基于光學，超聲和電化學傳感元件[ 35 ]。這些傳感器可以親自手持，安裝在車輛上或從地面網絡系統安裝。根據污染物的類型，釋放時間和測量要求，這些傳感器中的許多傳感器都可以安裝在無人機上。例如，旋翼無人機已用于感測水蒸氣和CO 2，CH 4 [ 152 ]，乙醇和CH4 [ 96，153 ]，NO 2和NH 3 [ 154，155 ]，CO 2 [ 154，156 ]，SO 2 [ 157 ]。Lega等。使用多旋翼無人機以3D方式實時可視化空氣污染物[ 158 ]。此外，除了熱紅外圖像外，該平臺還用于通過感測氣體（包括CO，C 6 H 6，NO 2，O 3，SO 2，NOX和PM10）識別意大利海岸線沿線的污水排放[ 154，158，159 ]。目前，固定翼無人駕駛飛機可以流式傳輸的實時監控以及供給索引聯樣品[ 154，158 ]。
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