极飞“天目”无人机视觉系统
带有“天目”无人机视觉系统的P20 2017
中国有20亿亩耕地，每年植保需求约86亿亩次，劳动力缺乏，效率低下和模式粗放是植保领域的三大痛点。用机器替代人力，提升植保效率和精准度一直是极飞的研发方向。从技术角度上看，极飞的植保无人机已经完成了：全自主飞行控制、RTK精准导航、动态变量喷洒和视觉环境感知四个关键技术的研发和应用，在植保无人机领域继续领跑。
极飞植保无人机的四大关键技术图
全自主飞行控制让无人机不再需要人来遥控，避免了人员操作的局限性，降低了作业成本，提升了植保效率。RTK技术将航线的精准度从米级提升至厘米级，让自动飞行更加精准可靠，降低了农药漂移和重喷漏喷的损失。动态变量喷洒技术则让植保无人机能够根据飞行速度、天气情况和作物生长数据改变喷洒药量，进一步降低农药和化肥的用量，以及对土壤和水的污染。而“天目”的推出让植保无人机第一次拥有了感知环境的能力，有效避免作业中因为人员疏忽，或者其它突发状况导致的安全事故，进一步提高无人机作业的安全性和可靠性。
今年十月，极飞推出了地理信息服务后，植保无人机用户可以直接基于高精度的位置信息生成自动化作业航线并标记障碍物。但这仍然难以避免一些隐患，比如倒伏的树木，快速生长的树枝，新增加的电线杆亦或是突然闯入作业区域的人。“天目”视觉系统与极飞地理信息服务的结合，不仅能大幅减少航线测绘的时间，提升作业安全性，也让农业飞行器进入到一个崭新阶段，为基于深度学习的人工智能技术进入农业生产敞开了大门。
极飞的双目避障基于视差原理，是计算机视觉的一种重要形式，它利用成像设备的两只“眼睛”来获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差来获取物体的三维信息，包括摄像头与物体的距离和视线内物体之间的距离等。这和人眼感知物体三维信息的原理相似。之后，感知的位置数据会被导入避障模块中进行计算，经过认知算法得到飞行控制指令，例如悬停、绕行或者继续执行航线等。
“天目”系统原理图
双目避障模块让植保无人机有了感知环境位置的能力。而地形视觉模块则让无人机可以不再依靠GPS信号来获得位置信息和飞行信息。无人机在作业的过程中，如果遇到磁场干扰或者是突然丢失GPS信号的情况，也能精准悬停，甚至继续执行航线飞行。据极飞工程师介绍：“这一技术意义重大，在此之前能够为飞行器提供全天候导航的技术只有GPS，而GPS和地磁罗盘信号很容易受到干扰，导致飞行事故”。
考虑到植保作业环境复杂，极飞在天目系统中采用了“风帘阻断技术”来保证镜头清洁，确保光学设备在多尘、农药环境中持续正常工作。就像骆驼长期在沙漠环境中进化出双层眼睑和浓密的睫毛一样，极飞采用了高压风场来阻隔沙尘、农药雾滴等异物进入镜头。这是极飞基于多年无人机植保作业经验而研发的“黑科技”。
“天目”系统的风帘阻断技术能确保光学设备在复杂的植保作业环境里持续正常工作
“天目”系统之所以被极飞称为“黑科技”，还有一项重大突破。由于夏季白天高温，虫害在夜间发生较多，极飞的P20无人机植保作业常常在晚上进行，为此“天目”系统还具备夜视能力。基于主动近红外照射技术的“天目”，能让无人机在夜间作业时也能正常地感知环境、有效地避开障碍物，这在整个无人机视觉避障领域尚属领先。
“天目”系统的夜视能力让无人机在夜晚也能正常地感知环境信息
