在科技飞速发展的当下，避障技术已成为众多领域确保安全与高效运行的关键所在。从无人机翱翔天际，到无人船破浪前行，再到智能仓储中的 AGV 小车灵活穿梭，这些设备在复杂环境中自主运行时，必须能够精准探测并避开障碍物。而雷达模块，凭借其卓越的性能，成为了避障技术的核心担当。它宛如设备的 “智慧之眼”，赋予设备对周围环境的敏锐感知能力，极大地拓展了设备的应用范围，让设备在复杂环境中运行得更加安全、稳定。
雷达避障的工作原理
雷达，作为利用电磁波探测目标的电子设备，其工作原理基于电磁波的发射与接收。在避障应用中，雷达模块会主动发射特定频率的电磁波束，这些电磁波如同灵动的信使，迅速向四周空间传播开去。当电磁波遇到障碍物时，就如同皮球撞到墙壁一般，会发生反射现象。反射回来的电磁波携带着丰富的信息，其中就包含了与障碍物相关的关键情报。雷达模块凭借其精密的设计，能够敏锐地捕捉到这些反射波，并对其进行深入分析。通过精确测量发射波与反射波之间的时间差，依据光速这一恒定的物理常量，就能够精准地计算出设备与障碍物之间的距离。同时，利用多普勒效应，雷达还能够准确获取障碍物的速度信息，判断其是否处于移动状态以及移动的方向和速率。例如，在无人机避障系统中，毫米波雷达发射毫米波频段的电磁波，通过对反射波的细致分析，为无人机提供周围障碍物的距离、速度等关键信息，助力无人机在飞行过程中及时、准确地做出避障决策，巧妙避开诸如建筑物、树木等障碍物，确保飞行安全。
雷达模块用于避障的优势
环境适应性强
相较于其他一些避障传感器，雷达模块展现出了非凡的环境适应性。无论是在伸手不见五指的黑夜，还是在烈日炎炎的白昼，亦或是面对雨雾弥漫、沙尘飞扬等恶劣天气，雷达都能泰然处之，稳定地发挥其避障功能。这是因为雷达依靠的是电磁波进行探测，电磁波受光照、天气等因素的影响极小。例如在智能仓储场景中，AGV 小车常常需要在光线昏暗且可能存在灰尘的环境下工作，此时雷达模块能够稳定地为 AGV 小车提供准确的障碍物信息，确保其高效、安全地运行，而不会像一些光学传感器那样，因光线不佳或灰尘遮挡而出现误判或失效的情况。
高精度探测
雷达模块在测距和测速方面具有极高的精度，能够为避障系统提供精准的数据支持。以毫米波雷达为例，其距离分辨率可达到厘米级，测速精度也相当出色。这种高精度的探测能力使得设备能够精准地感知到周围障碍物的位置和运动状态，从而为后续的避障决策提供坚实可靠的依据。在自动驾驶领域，汽车上搭载的雷达系统能够精确测量与前车、行人以及道路周边障碍物的距离和相对速度，帮助车辆及时调整行驶速度和方向，有效避免碰撞事故的发生，为行车安全提供了强有力的保障。
实时性好
雷达模块能够以极高的频率快速地对周围环境进行扫描和探测，实时更新障碍物的信息。这一特性使得设备能够在极短的时间内对动态变化的环境做出迅速响应。例如，在无人机执行任务过程中，可能会突然遭遇移动的障碍物，如飞鸟。此时，雷达模块凭借其快速的数据更新能力，能够及时捕捉到飞鸟的位置和速度变化，并迅速将这些信息传递给无人机的控制系统，无人机得以快速做出规避动作，成功避开危险，保障了飞行任务的顺利进行。
雷达模块在不同领域的避障应用
无人机领域
在无人机技术的发展进程中，避障技术占据着举足轻重的地位。雷达模块作为无人机避障系统的核心部件，为无人机的安全飞行立下了汗马功劳。以智航推出的针对固定翼无人机的毫米波雷达避障模块为例，它工作在 24GHz 频率，最大测量距离可达 200m，测量精度优于 2cm。在固定翼无人机飞行时，飞行控制器以 10Hz 的频率快速检测障碍物。一旦发现障碍物满足特定要求，无人机便能自主按照预设的避障行为，如悬停、返航或降落等，迅速做出反应，同时及时通过地面控制站向操作员发出提醒。并且，该雷达采用智能滤波算法，能够自动滤除飞鸟、小目标等干扰数据，有效防止误触发，极大地提高了无人机飞行的安全性。在农业植保无人机作业时，田间可能存在电线杆、树木等障碍物，毫米波雷达能够精准探测到这些障碍物，帮助无人机巧妙避开，确保农药喷洒作业的高效、安全进行。
无人船领域
无人船在复杂的水域环境中航行，面临着诸多障碍物的挑战，如暗礁、浮标、其他船只等。雷达传感器模块在无人船避障系统中发挥着关键作用。例如，在一些无人船项目中，选用的雷达传感模块对环境适应性强，不受光照影响，能够快速测量障碍物的距离。同时，结合红外传感模块获取障碍物的位置等信息，这些信息被传输给树莓派控制器进行解析，然后传输到上位 Android 终端屏幕显示，便于用户实时监控无人船的运行状态。通过在上位机屏上操作控制按钮，用户能够控制电机速度，改变无人船的行驶轨迹，实现自动避障功能。在海上军事巡逻、搜救落水人员等任务中，无人船依靠雷达模块的避障功能，能够在复杂的水面环境中安全航行，准确执行任务。
智能仓储领域
在智能仓储中，AGV 小车需要在狭窄的通道、密集的货架间快速、准确地行驶，同时要避免与货架、其他 AGV 小车以及工作人员发生碰撞。激光雷达在 AGV 避障应用中表现出色。以北醒激光雷达为例，其单点定向避障模块基于 ToF 时间飞行原理，用于 0.1m - 12m 近距离的障碍物探测与避障。该模块视场角小、准直度好，可避免误触发，数据刷新率高达 100 - 1000Hz，能够灵敏地检测到障碍物，为 AGV 系统提供准确的距离信息，指导系统及时发出刹车或减速指令。而固态 3D 面阵定向避障的激光雷达，如 CE30，通过发射椭圆锥形光束，可探测固定视线范围内的障碍物信息。其具有 1° 角分辨率高的特点，能精确识别障碍物位置，还提供自定义避障模式和二次开发避障模式。在自定义避障模式下，可为 AGV 筛选出关键避障目标，提供距离信息；二次开发避障模式则为 AGV 提供障碍物点云图，描绘出大致轮廓。将激光雷达安装在仓储 AGV 的正前方、叉车叉脚正前方或智能穿梭车的前后方等位置，能够实时监测障碍物，控制车辆减速或刹车，辅助其完成快速存取货、智能搬运等任务，大大提高了仓储物流的效率和安全性。
机器人领域
在机器人的应用场景中，无论是工业机器人在生产线上的精确操作，还是服务机器人在家庭、办公环境中的自主移动，避障都是至关重要的功能。激光雷达作为机器人的重要传感器，能够 360° 扫描周围环境，构建厘米级别高精度地图，为避障导航提供有力支持。例如，一些室内服务机器人搭载激光雷达，在移动过程中，通过不断扫描周围环境，实时获取障碍物的位置和距离信息。当检测到障碍物时，机器人的控制系统会根据这些信息规划新的路径，绕过障碍物继续前行。同时，为了在复杂场所更好地胜任避障工作，机器人往往还会配备其他传感器作为补充，如超声波传感器。虽然超声波传感器检测距离相对较近，三维轮廓识别精度欠佳，但成本低、实施简单，且能识别透明物体，与激光雷达相互配合，可进一步提高机器人避障的可靠性和准确性。在工业自动化生产线上，机器人利用雷达模块和其他传感器的融合信息，能够在复杂的设备和物料之间灵活移动，高效完成生产任务，同时避免碰撞事故的发生，保障生产线的稳定运行。