基于旋转毫米波雷达的复杂农田农业无人机地形感知
机器人学
2026-05-05 v1 信号处理
摘要
精确的地形感知对于农业无人机 (UAV) 的地形跟随飞行至关重要，但在实际农田中，由于遮挡、复杂的地形几何形状和环境干扰，这仍然具有挑战性。毫米波 (mmWave) 雷达因其对恶劣条件的鲁棒性而成为完成此任务的一种有前景的传感方式；然而，现有的无人机载雷达系统依赖于固定的视场角 (FoV) 和为密集 LiDAR 数据设计的地形提取方法，导致地形估计不完整且不可靠。为了解决这些局限性，我们提出了一种低成本的旋转毫米波雷达地形感知框架，用于在复杂农田环境中运行的农业无人机。具体来说，引入了一种机械旋转传感设计，以扩大空间覆盖范围并提高地形可观测性，超越固定视角雷达在动态低空飞行下的限制。基于这种传感能力，我们进一步设计了一个专为稀疏、嘈杂和部分可观测的雷达数据量身定制的姿态一致地形重建流程，从而能够在具有挑战性的农业场景中实现可靠的地面提取和连续地形表面估计。整个系统部署在真实的农业无人机平台上，并通过广泛的现场实验进行了全面评估。实验结果表明，地形覆盖范围和估计精度均得到改善，地面分割的 F1 分数达到 94.42，而最接近的竞争对手仅为 90.48。因此，实现了更鲁棒的地形跟随飞行。
引用
@article{arxiv.2605.01340,
title = {Terrain Perception for Agricultural UAVs in Complex Farmland via Rotating mmWave Radar},
author = {Zhihao Zhan and Le Tao and Shaobin Li and Chenxin Fang and Xingrui Yang and Liang Li and Rui Fan and Yuhang Ming},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.01340},
year = {2026}
}