極飛“天目”無人機視覺系統(tǒng)
帶有“天目”無人機視覺系統(tǒng)的P20 2017
中國有20億畝耕地，每年植保需求約86億畝次，勞動力缺乏，效率低下和模式粗放是植保領(lǐng)域的三大痛點。用機器替代人力，提升植保效率和精準(zhǔn)度一直是極飛的研發(fā)方向。從技術(shù)角度上看，極飛的植保無人機已經(jīng)完成了：全自主飛行控制、RTK精準(zhǔn)導(dǎo)航、動態(tài)變量噴灑和視覺環(huán)境感知四個關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，在植保無人機領(lǐng)域繼續(xù)領(lǐng)跑。
極飛植保無人機的四大關(guān)鍵技術(shù)圖
全自主飛行控制讓無人機不再需要人來遙控，避免了人員操作的局限性，降低了作業(yè)成本，提升了植保效率。RTK技術(shù)將航線的精準(zhǔn)度從米級提升至厘米級，讓自動飛行更加精準(zhǔn)可靠，降低了農(nóng)藥漂移和重噴漏噴的損失。動態(tài)變量噴灑技術(shù)則讓植保無人機能夠根據(jù)飛行速度、天氣情況和作物生長數(shù)據(jù)改變噴灑藥量，進一步降低農(nóng)藥和化肥的用量，以及對土壤和水的污染。而“天目”的推出讓植保無人機第一次擁有了感知環(huán)境的能力，有效避免作業(yè)中因為人員疏忽，或者其它突發(fā)狀況導(dǎo)致的安全事故，進一步提高無人機作業(yè)的安全性和可靠性。
今年十月，極飛推出了地理信息服務(wù)后，植保無人機用戶可以直接基于高精度的位置信息生成自動化作業(yè)航線并標(biāo)記障礙物。但這仍然難以避免一些隱患，比如倒伏的樹木，快速生長的樹枝，新增加的電線桿亦或是突然闖入作業(yè)區(qū)域的人。“天目”視覺系統(tǒng)與極飛地理信息服務(wù)的結(jié)合，不僅能大幅減少航線測繪的時間，提升作業(yè)安全性，也讓農(nóng)業(yè)飛行器進入到一個嶄新階段，為基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)進入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)敞開了大門。
極飛的雙目避障基于視差原理，是計算機視覺的一種重要形式，它利用成像設(shè)備的兩只“眼睛”來獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應(yīng)點間的位置偏差來獲取物體的三維信息，包括攝像頭與物體的距離和視線內(nèi)物體之間的距離等。這和人眼感知物體三維信息的原理相似。之后，感知的位置數(shù)據(jù)會被導(dǎo)入避障模塊中進行計算，經(jīng)過認(rèn)知算法得到飛行控制指令，例如懸停、繞行或者繼續(xù)執(zhí)行航線等。
“天目”系統(tǒng)原理圖
雙目避障模塊讓植保無人機有了感知環(huán)境位置的能力。而地形視覺模塊則讓無人機可以不再依靠GPS信號來獲得位置信息和飛行信息。無人機在作業(yè)的過程中，如果遇到磁場干擾或者是突然丟失GPS信號的情況，也能精準(zhǔn)懸停，甚至繼續(xù)執(zhí)行航線飛行。據(jù)極飛工程師介紹：“這一技術(shù)意義重大，在此之前能夠為飛行器提供全天候?qū)Ш降募夹g(shù)只有GPS，而GPS和地磁羅盤信號很容易受到干擾，導(dǎo)致飛行事故”。
考慮到植保作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，極飛在天目系統(tǒng)中采用了“風(fēng)簾阻斷技術(shù)”來保證鏡頭清潔，確保光學(xué)設(shè)備在多塵、農(nóng)藥環(huán)境中持續(xù)正常工作。就像駱駝長期在沙漠環(huán)境中進化出雙層眼瞼和濃密的睫毛一樣，極飛采用了高壓風(fēng)場來阻隔沙塵、農(nóng)藥霧滴等異物進入鏡頭。這是極飛基于多年無人機植保作業(yè)經(jīng)驗而研發(fā)的“黑科技”。
“天目”系統(tǒng)的風(fēng)簾阻斷技術(shù)能確保光學(xué)設(shè)備在復(fù)雜的植保作業(yè)環(huán)境里持續(xù)正常工作
“天目”系統(tǒng)之所以被極飛稱為“黑科技”，還有一項重大突破。由于夏季白天高溫，蟲害在夜間發(fā)生較多，極飛的P20無人機植保作業(yè)常常在晚上進行，為此“天目”系統(tǒng)還具備夜視能力?；谥鲃咏t外照射技術(shù)的“天目”，能讓無人機在夜間作業(yè)時也能正常地感知環(huán)境、有效地避開障礙物，這在整個無人機視覺避障領(lǐng)域尚屬領(lǐng)先。
“天目”系統(tǒng)的夜視能力讓無人機在夜晚也能正常地感知環(huán)境信息
