Дальномер

Кратко

Дальномер (rangefinder) — датчик, измеряющий расстояние до поверхности или препятствия: лазерным лучом, ультразвуком или радиоволной. На БПЛА он отвечает на вопрос, на который плохо отвечают другие сенсоры: «сколько именно метров до земли прямо подо мной?» — барометр знает высоту лишь относительно точки взлёта, а GNSS не видит рельефа.

Для чего используется

  • Точная высота над землёй — мягкая посадка, зависание у поверхности.
  • Следование рельефу (terrain following) в автоматических миссиях: постоянная высота над склоном, а не над точкой взлёта.
  • Точное зависание для съёмки (terrain hold).
  • Обнаружение препятствий и обход — в том числе всенаправленными сканирующими дальномерами.
  • Пара к оптическому потоку: чтобы перевести поток пикселей в метры в секунду, нужна высота — дальномер здесь обязателен.

Как работает

Типичный бортовой дальномер — времяпролётный (ToF, time of flight): датчик посылает импульс и меряет время до возвращения отражения; расстояние — половина пути света (или звука) за это время. Принцип тот же, что у эхолота, только быстрее.

Три технологии:

  • Лидары-дальномеры (лазер/ИК) — точные и быстрые; основная масса моделей на БПЛА.
  • Сонары (ультразвук) — дешёвые, короткая дистанция.
  • Радары — работают в любую погоду, где оптика слепнет.

Дальность типовых моделей — от метров до сотни метров: LightWare SF11/C ~120 м, LW20/C ~100 м, Benewake TFmini ~12 м, TeraRanger Evo 60 м, радар Ainstein US-D1 ~50 м. Подключение — UART, I2C, аналоговый выход или DroneCAN.

И ArduPilot, и PX4 принимают дальномер как источник высоты для EKF и функций посадки/следования рельефу; поддерживаются десятки моделей.

Основные компоненты

  • Излучатель и приёмник — лазерный диод/ультразвуковой излучатель/радар.
  • Схема измерения времени — сердце ToF-датчика.
  • Интерфейс — UART/I2C/DroneCAN к полётному контроллеру.

Примеры

  • Benewake TFmini-S (Китай) — микролидар ToF: до 12 м, точность ±6 см (в диапазоне 0,1–6 м), мёртвая зона 10 см, частота до 1000 Гц, вес 5 г, UART/I2C, держит внешнюю засветку до 70 клк. Классика «высоты над землёй» для небольших дронов.
  • Сканирующие 360°: LightWare SF40/C, RPLidar A2/C1/S1 — обход препятствий по кругу (см. также LiDAR).
  • Радар Ainstein US-D1 — высота при посадке в дождь и пыль, ~50 м.

Связанные темы

Источники

  • ArduPilot: Rangefinders — назначение, технологии, поддерживаемые модели, интерфейсы.
  • PX4: Distance Sensors — применения, модели и дальности, интерфейсы.
  • Benewake TFmini-S — характеристики микролидара.
  • Wikipedia: Lidar — принцип времени пролёта.

Обновлено: 2026-07-09