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浅谈农田无人机避障系统

发布日期:2017-12-01  来源:酷飞网  作者:zhangjinman我要投稿我要评论

此前,小编在《无人机避障的三重境界》中提过几种避障原理和各自的优劣势,在文末,还提出了当前的消费级无人机厂商尚在第一重境界——感知障碍物中打拼。(忘记的请翻阅《无人机避障的三重境界》)那么究竟行业级的无人机避障又到了哪重境界?真正适合田间植保的的无人机避障方法有哪些?大家的优劣势有哪些?

 

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目前使用在避障方面应用比较常见的传感器类型有雷达测距、双目视觉、激光测距、超声波测距等。植保无人机受复杂的农田环境影响,避障难度系数大大增加,应用场景也十分不同。

 

从原理上选择避障系统

 

常见的雷达测距、激光测距和超声波测距均使用距离传感器,其工作原理主要依靠自身发射电磁波或者激光、声波反射到前方障碍物,测量回波时间差来确定距离。被探测物体的材质不同所反射回来的回波强弱也有很大差异性。

 

视觉避障工作原理是通过图像的差异计算每个点的距离,跟人眼距离感原理相同。但是算法比较复杂,而且要做好图像处理,对于处理器的性能和优秀的算法要求比较高。

 

一般的红外感知都是采用三角测距的原理。红外发射器按照一定角度发射红外光束,遇到物体之后,光反射回来。CCD检测到反射光之后,通过结构上的几何三角关系,就可以计算出物体距离。

 

640.jpg

 

但是对于植保无人机来说,使用其他的避障方式却不如雷达波测距的避障方式优秀。就常见的视觉避障来说,实际作业时,农田环境常常有飞扬的尘土、机身有飞洒的药液,它们遮挡住视觉系统后,会严重影响视觉避障系统的功能,导致意外发生。因此,视觉避障并不太适应农田环境,雷达波却是可以完美应对,属于目前较好的选择。

 

适应农田的避障精度要求

 

植保无人机在农田作业飞行的时候通常离地高度只有1-5米,这意味着它们将面临更多的障碍物。例如农田中间长出的小树,田地中架设的电线杆和电线,还有电线杆斜拉线。由于斜拉线通常只有2-3厘米直径,距离稍微远一点肉眼就难以发现,对植保无人机来说它是特别的危险,所以植保无人机对避障系统的性能要求非常高,有些避障系统精度较低的却远远无法满足植保机避障要求。

 

探讨避障方法

 

现在我们来谈谈避障方法,探测到障碍物以后,有三种常见的避障处理方法:原地暂停待命、规划行进路线绕障和自主绕障。

 

原地暂停待命是最基本的处理方式,比较简单安全,而遇到大障碍时也必须这么做。规划绕障需要在作业前探勘好障碍物,在飞行航线中设置好避障路线。规划避障适用于小障碍,这种方法经济简单而且可靠性高,需要人参与日常勘测。自主绕障则需要机器有规避算法,在机器上重新生成路线,但是重新生成后还要面临新的问题,比如该绕多远、遇到新的障碍往哪里避让等等问题。

 

冗余的避障动作影响效率

 

航线飞行中自动规避障碍的动作时,植保机所做的冗余动作都将成为电池续航的负担,若途中遇到两个障碍,所剩电量无法完成返航了。所以自主避障功能还有诸多问题待完善,并没有实际普及应用。

 

未来,植保无人机的避障系统可以全方位无死角的探测周边障碍,能高效精准的识别各类障碍,为我们的植保无人机保驾护航。同时避障系统还能高度集成、模块化、防护等级高、易于维护才能更好的适应农田。

 

在植保无人机越来越热的时代,植保机避障还需要更智能,更强劲的性能和大量的实践才能甄选出更优秀的植保无人机避障系统。

 

 

 
本文链接:https://www.81uav.cn/tech/201712/01/601.html
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