用于密集植被中斜坡检测的基于 LiDAR 的四旋翼无人机

这项工作提出了一种基于 LiDAR 的四旋翼无人机系统，用于密集植被环境中的斜坡检测。像香港这样的城市容易受到气候灾害的影响，这通常会导致山体滑坡。为了降低山体滑坡风险，土木工程与发展署（CEDD）在脆弱的自然集水区建造了钢制柔性防泥石流屏障以保护居民。然而，必须进行定期检查以识别可能影响屏障正常功能的任何异常情况。由于陡峭的地形和密集的植被，传统的人工检查方法面临挑战和高成本。与人工检查相比，配备 LiDAR 传感器和摄像头的无人机（UAV）具有在复杂地形中的机动性以及进入狭窄区域和高处等优势。然而，在密集植被中使用无人机进行斜坡检测提出了重大挑战。首先，在硬件方面，无人机的整体设计必须仔细考虑其在狭窄空间中的机动性、飞行时间以及有效检查所需的车载传感器类型。其次，在软件方面，需要设计导航算法以实现在密集植被环境中的避障飞行。为了克服这些挑战，我们开发了一种基于 LiDAR 的四旋翼无人机，并配备了全面的软件系统。目标是将我们的四旋翼无人机部署在野外环境中，以实现高效的斜坡检测。为了评估我们硬件和软件系统的可行性，我们在非运行场景中进行了功能测试。随后，应 CEDD 的邀请，我们将四旋翼无人机部署在六个野外环境中，包括位于密集植被中的五个柔性防泥石流屏障和一个经历过山体滑坡的斜坡。这些实验证明了我们的四旋翼无人机在斜坡检测中的优越性。