試分析無人機應用于現代農業的現狀

摘 要：近年來，無人機技術發展迅速。本文以無人機簡介發展現狀及在新型農業節水灌溉領域為代表作為研究對象，簡要分析了無人機發展的優勢該應用的具體技術。最后，探討了無人機發展未來前景及新時代對年輕人的進一步要求。

關鍵詞：無人機；優勢；現代農業；通信；前景

一、無人機背景及發展現狀

近年來，通信技術和人工智能行業的快速發展的大背景下，無人機因為其低成本高效率高效能等優點引起很多方面的重視及開發，迅速形成了一條無人機產業鏈。無人機，全稱為“無人駕駛飛機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。機上通過安裝自動駕駛儀、程序控制裝置等設備，對其飛行路線進行規劃、檢測和追蹤。無人機不斷發展，形成了其抗干擾性強，飛行穩定，信號傳輸速度快，二十四小時全天工作、全方面偵察等明顯優勢，可以廣泛應用于軍事、農業、管理等不同領域。

二、無人機在農業領域的應用

1、信息采集

無人機體積小，全天候工作，可以應用于治安管理（例如：追擊罪犯）及救災搶險（例如：火災），以及代替人工進入未知危險區域（例如：巖洞）進行信息采集。我國土地面積巨大，且地理環境多樣化，因此無人機在不同天氣和地域條件下，對灌溉、播種的要求和農作物生長情況等信息采集提出了越來越高的的要求，信息采集的功能就需要不斷完善。通過構建區域網的web服務器層，搭建萬維網平臺，實現資源共享，并且可以實現區域信息的實時性傳遞。無人機充當空中移動基站（BS），其通信模塊包括LORA、GPRS、GPS等。LORA模塊可以將各個節點連成無線網絡的拓撲結構，實現各個子節點模塊之間自動組網進行傳輸數據，收集所搜索到的數據。GPRS模塊實現實時收集信息功能。當無人機每到達一個采集點時即時發送檢測數據給中央處理器CPU。倘若目標所處區域地形復雜或遮擋物密集（例如：農作物生長密且高），即通信環境不斷發生改變，收集信息具有高難度、間斷性。通過對各傳感器數據進行前端校正和低通數字濾波處理后，設計擴展卡爾曼濾波器對無人機姿態進行最優估計以實現路徑的合理性與準確性。隨著無人機的各方面性能完善，其飛行高度也不斷提升，其高度允許它們超越地面陰影并獲得視距信號 （LOS） 或大面積的LOS。無人機的固有移動性允許其調整位置， 以便最好地適應不斷發展的網絡拓撲。

2、優勢及改進

在耕種面積較大的區域，例如新疆、東北地區，和地形復雜的區域，例如丘陵地形等，無人機播種施肥灌溉就有著廣泛應用的必要。在無人機機殼上方設置藥箱，下方設置噴灑噴頭，通過CPU控制噴頭開關，控制噴頭的智能收縮減小飛行阻力。對比傳統人工和大型機械工作，無人機技術解放了雙手，減少勞力，提高了采集數據的效率，并且不易遺漏，符合國家對于現代新型農業發展的要求。傳統無人機工作時會因為處于飛行狀態造成藥物用量失控，噴灑目標偏離等問題，現在的技術足以解決這些問題，保持工作的精準程度。此外，通過設置上述各種通信模塊，可以增加新型功能，例如檢測各節點土壤含水量，進行針對性地灌溉施肥等操作，在節省各種資源的同時保證最佳生長狀態。同時無人機對于整個區域的全方位信息采集，添加航拍功能，針對問題作物進行圖像采集，傳遞給終端，實現室內樣品診斷。室內室外飛行操作都需要躲避障礙物改變飛行軌跡，增加紅外掃描儀進行熱感應。

三、無人機的發展前景

隨著人工智能、通信專業技術的逐漸完善，無人機在功耗、性能、體積等方面會有突飛猛進的改善，使用也趨于廣泛化、規范化、簡易化。農用型無人機更加智能化，載重能力和續航能力提高，達到節省功耗和時間的目的，同時地形、天氣等影響因素可忽略不計。同時在電商物流領域，無人操作技術有很大的發展前景，類似于京東推出的無人駕駛快遞車的技術還未普及，但是我國的市場決定了無人操作技術的前景廣闊。逐漸融合其他先進技術，無人機系統越來越智能但是也越來越簡化，學習無人機也更加容易，制作成本降低，甚至可能成為和汽車一樣的普遍的家用電器。除了民用領域，在軍事鄰域，微型技術的發展改善了無人機，體積變小、噪聲減小、續航時間增加、航程穩定、降落點準確無誤差，更有利于偵測工作進行。治安管理方面，利用無人機獲取災區影像正在成為救災測繪應急保障的重要手段。

中美貿易戰，再次印證了科技的重要性。少年強則中國強，時代的進步給新青年帶來了機遇和挑戰，為新青年提出了更高的創新創造要求。5G時代正在來到，將5G和無人機等人工智能技術結合起來，將會是更大的技術突破，到時將會碰撞出什么火花。無人機的應用領域十分廣闊，還需要全方面改進。

參考文獻：

[1]劉雙奇.試析我國無人機的發展現狀及展望[J].科技風，2019（12）：204.

[2]秦萬.中國無人機應用的現狀及展望[J].科技風，2019（12）：227.

作者簡介：

李思，2000年2月出生，籍貫山東省，現就讀于華南農業大學，2016級通信工程專業本科生。