ForaNav：面向种植园中微型飞行器的昆虫启发式在线目标导向导航
机器人学
2025-03-05 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
自主微型飞行器（MAVs）在精准农业中正变得不可或缺，它通过有针对性的实时操作来提高效率并降低劳动力成本。然而，现有的无人系统通常依赖基于GPS的导航，这在农村地区容易出现不准确的情况，并将飞行路径限制在预定的路线上，导致运行效率低下。为了应对这些挑战，本文提出了ForaNav，一种用于种植园自主导航的昆虫启发式导航策略。所提出的方法采用基于方向梯度直方图（HOG）的增强树木检测方法，将色调-饱和度直方图和全局HOG特征方差与分层HOG提取相结合，以将油棕树与视觉上相似的物体区分开来。受昆虫觅食行为的启发，微型飞行器根据检测到的树木动态调整其路径，并在目标暂时丢失时采用恢复机制以保持在航线上。我们证明，我们的检测方法能很好地泛化到不同的树木类型，同时与轻量级深度学习模型相比，具有更低的CPU使用率、更低的温度和更高的FPS，使其非常适合实时应用。在各种真实世界场景中的飞行测试结果表明，微型飞行器在没有树木先验位置的情况下成功检测并接近所有树木，验证了其对农业自动化的有效性。
引用
@article{arxiv.2503.02275,
title = {ForaNav: Insect-inspired Online Target-oriented Navigation for MAVs in Tree Plantations},
author = {Weijie Kuang and Hann Woei Ho and Ye Zhou and Shahrel Azmin Suandi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.02275},
year = {2025}
}