淺談農田無人機避障系統

此前，小編在《無人機避障的三重境界》中提過幾種避障原理和各自的優劣勢，在文末，還提出了當前的消費級無人機廠商尚在第一重境界——感知障礙物中打拼。（忘記的請翻閱《無人機避障的三重境界》）那么究竟行業級的無人機避障又到了哪重境界?真正適合田間植保的的無人機避障方法有哪些?大家的優劣勢有哪些?

從原理上選擇避障系統

常見的雷達測距、激光測距和超聲波測距均使用距離傳感器，其工作原理主要依靠自身發射電磁波或者激光、聲波反射到前方障礙物，測量回波時間差來確定距離。被探測物體的材質不同所反射回來的回波強弱也有很大差異性。

視覺避障工作原理是通過圖像的差異計算每個點的距離，跟人眼距離感原理相同。但是算法比較復雜，而且要做好圖像處理，對于處理器的性能和優秀的算法要求比較高。

一般的紅外感知都是采用三角測距的原理。紅外發射器按照一定角度發射紅外光束，遇到物體之后，光反射回來。CCD檢測到反射光之后，通過結構上的幾何三角關系，就可以計算出物體距離。

但是對于植保無人機來說，使用其他的避障方式卻不如雷達波測距的避障方式優秀。就常見的視覺避障來說，實際作業時，農田環境常常有飛揚的塵土、機身有飛灑的藥液，它們遮擋住視覺系統后，會嚴重影響視覺避障系統的功能，導致意外發生。因此，視覺避障并不太適應農田環境，雷達波卻是可以完美應對，屬于目前較好的選擇。

適應農田的避障精度要求

植保無人機在農田作業飛行的時候通常離地高度只有1-5米，這意味著它們將面臨更多的障礙物。例如農田中間長出的小樹，田地中架設的電線桿和電線，還有電線桿斜拉線。由于斜拉線通常只有2-3厘米直徑，距離稍微遠一點肉眼就難以發現，對植保無人機來說它是特別的危險，所以植保無人機對避障系統的性能要求非常高，有些避障系統精度較低的卻遠遠無法滿足植保機避障要求。

探討避障方法

現在我們來談談避障方法，探測到障礙物以后，有三種常見的避障處理方法：原地暫停待命、規劃行進路線繞障和自主繞障。

原地暫停待命是最基本的處理方式，比較簡單安全，而遇到大障礙時也必須這么做。規劃繞障需要在作業前探勘好障礙物，在飛行航線中設置好避障路線。規劃避障適用于小障礙，這種方法經濟簡單而且可靠性高，需要人參與日常勘測。自主繞障則需要機器有規避算法，在機器上重新生成路線，但是重新生成后還要面臨新的問題，比如該繞多遠、遇到新的障礙往哪里避讓等等問題。

冗余的避障動作影響效率

航線飛行中自動規避障礙的動作時，植保機所做的冗余動作都將成為電池續航的負擔，若途中遇到兩個障礙，所剩電量無法完成返航了。所以自主避障功能還有諸多問題待完善，并沒有實際普及應用。

未來，植保無人機的避障系統可以全方位無死角的探測周邊障礙，能高效精準的識別各類障礙，為我們的植保無人機保駕護航。同時避障系統還能高度集成、模塊化、防護等級高、易于維護才能更好的適應農田。

在植保無人機越來越熱的時代，植保機避障還需要更智能，更強勁的性能和大量的實踐才能甄選出更優秀的植保無人機避障系統。