基于毫米波的植保无人机避障技术研究

发布时间：2020-08-21 23:24

【摘要】：近年来,在农作物病虫害防治领域,植保无人机的应用越来越普遍。但农田作业环境复杂多变,尤其是环境可视度低时,若主要依靠肉眼观察来操控植保无人机避障,限制因素多且危险程度大。实现植保无人机自主避障能够显著提升作业的安全性。因此,障碍物检测是植保无人机使用中的关键问题之一。本文主要工作有:(1)毫米波雷达障碍物检测算法设计本文利用毫米波雷达障碍物检测回波中心会在障碍物尺寸范围内变化的特点设计了基于毫米波的障碍物检测算法。该算法主要包含前方距离检测算法、侧方距离检测算法、宽度检测算法和障碍物危险程度排序算法四个部分。(2)植保无人机避障飞行系统植保无人机避障飞行系统主要由自主设计的障碍物检测传感器、主控模块和植保无人机平台构成。障碍物检测传感器由毫米波雷达和基于STM32F745的嵌入式板深度整合而来;植保无人机平台选用杭州瓦屋科技研制的W730S多旋翼植保无人机;主控模块选择AAEON的PICO-CV01工业计算机。(3)植保无人机避障飞行软件设计植保无人机避障飞行软件分为障碍物检测传感器软件设计和主控模块软件设计。障碍物检测传感器软件设计部分分析了总体软件流程、障碍物参数的提取流程和障碍物危险程度排序的流程。主控模块软件设计部分包含参数设置和自检软件,描述了使用定时器控制障碍物检测的时间间隔和监控超时异常的软件流程,描述了避障动作参数的制定和避障动作产生的软件流程。(4)避障飞行场景分析对地面(或农作物冠层)对障碍物检测干扰的场景、较大宽度障碍物避障的场景、障碍物检测传感器产生检测盲区的场景和最危险障碍物切换的场景进行了分析。(5)避障飞行可行性和误差验证设计了静态和动态实验验证障碍物检测的准确性以及避障飞行实验验证系统的有效性。实验结果表明,前方距离检测精度为±115mm,侧方距离检测精度为± 195mm,宽度检测精度为±235m,并成功对障碍物实施了避障绕飞,证明了基于毫米波的植保无人机避障技术的有效性。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279;V249
【图文】：

农田,农业技术水平,施药机械,虫害防治

逦杭州电子科技大学硕士学位论文第１章绪论逡逑１．１研究工作的背景逡逑随着科学技术的快速发展，农业技术水平的迅速提高，农业机械的重要业机械化？２】水平直接影响经济发展水平。因此，在当前的大背景下要采取国农业机械化水平的发展，推进农业技术水平的提高，促进农村生活水平的是农业生产不可缺失的重要工序之一，对于促进农作物的健康生长，防治意义，是农业丰收的重要保障［３］。施药技术和施药机械的严重落后与我国农展极度不相称，在病虫害防治过程中存在农药利用率低、施药效果差及环境同时，我国农田区域地形复杂且分布无规则，如图１．１、图１．２和图１．３所虫害防治设备进行植保作业存在作业困难，作业效果差，影响作业人员健题继续解决。逡逑

基于毫米波的植保无人机避障技术研究

果树植保作业

无人机,茶园,丘陵,山坡

病虫害防治领域极度依赖人力的传统模式将被植保无人机改变，成为农业植保的主要逡逑手段。逡逑对于中国而言，农用航空始于２０世纪５０年代初，自“十一五”期间国家“８６３”计划逡逑“新型施药技术与农用药械”立项研发植保无人机至今己发展近十多年，植保无人机与低空逡逑低量航空施药技术发展迅速。中国有２０亿亩耕地，然而在植保环节机械化水平只有１０％。与逡逑全球１７％航空植保率相比，中国航空植保率仅为２％，无人机植保作业耕地面积更是不到１％。逡逑近年来，国内植保无人机经历了飞速的发展，其中以极飞和大疆为代表的无人机厂商推出了逡逑能够实现自主避障的植保无人机。逡逑图１．４是极飞科技推出的Ｐ２０邋２０１８款农业植保无人机［１１］。该植保无人机搭载了极飞的逡逑ＳＵＰＥＲＸ２ＲＴＫＰＲＯ飞控，支持ＸＣＯＰＥ天目自主避障，全角４０°探测和３０米高精度仿地，逡逑适应各种复杂地形作业；维护难度降低９０％，模块化程度提高５０％。逡逑ｉｉｉｉｎ／逡逑

【参考文献】