山地果園作業中植保無人機自適應導航技術要點探討

徐士紅（山東省聊城市東昌府區閆寺辦事處農林水綜合服務中心，山東 聊城 252000）

山地農業種植主要以經濟果林作物為主，但是受地理因素的局限，現代化地面作業采用農機面臨較大難度，即難以通行。因此，山地的機械化水平遠低于全國平均水平。近年來，隨著現代化施藥技術的發展，農業植保及農情信息領域均已經采用智能化農機裝備，而無人機靈活、可垂直起降的特點，則與山地果園的植保作業的需求完全一致。

1 無人機植保作業技術概述

實現無人機山地果園植保作業的前提，必須使無人機具備果樹識別、定位、實時探測、自主調節等一系列功能。無人機通常采用電池供電，在完成上升、下降、平飛、轉向等各種動作時，有時會和控制意圖存在較大的差距，想要確保無人機在山地果園植保作業的效率，就必須對其飛行軌跡進行改善，對線路進行合理規劃和制定。受到無人機自身飛行特點的影響，在進行植保作業時，其在飛行轉場時需要先放慢速度，停在半空中，然后再對轉向角度進行操作，包括對無人機的水平位置及高度進行設置和轉換。在對無人機位置進行調整過程中，需要多次實施減速和加速操作，當無人機飛行到果園上空開始作業時，需要再次進行加速，并沿行作業，但是轉場過程需要等較長時間，在此期間并不能進行作業，屬于沒有任何作用的能耗[1-2]。在沿行飛行過程中，無人機會持續進行植保作業，不會對速度和能耗產生任何影響。所以，對于無人機植保作業而言，單次的航線越長，作業的效率則會越高，并且在作業過程中更容易進行各種控制[3]。選擇無人機作業路線時，想要有效確保作業效率，則需要使其在作業時以沿行的軌跡飛行，并盡可能地減少轉場，避免造成無效的能耗，增加作業效率。

2 無人機植保作業自適應導航控制技術

農業航空植保無人機主要用于噴灑農藥，消除各類蟲害，促進植物的生長。無人機之所以能夠實現植保作業自適應導航，主要是因為其采用多種機載傳感器，實時采集當前無人機周圍環境信息，并將這些實時信息與原先設定的路線、距離等設置參數作出比較，從而確定其中的誤差范圍，并借助相應的控制器得到輸出控制量，進而對于無人機飛行作業實現有效控制[4]。

無人機植保作業不但需要在有外界各種干擾因素的情況下，實現各種轉場控制動作，還需要對飛行軌跡、識別物、航向等功能及一些難度較高的動作進行預設。特別是植保無人機在山地果園作業時，地形崎嶇不平，如果不能及時調節無人機的高度，則會導致農藥的噴灑不夠均衡，難以實現預定的目標，此外，還可能會導致無人機發生掉落、墜毀等不良情況。所以，植保無人機山地果園自適應導航技術需要不斷進行探索發現，實現精準控制，使其更好地應用于山地果園[5]。

3 無人機水平航跡控制方法

不同于平地果園種植，山地果樹大多是沿著山坡等高線進行種植，但是山地高度之間的差距并不相同，而是隨機性的，極少會有直線型的行或者列。無人機在山地進行機植保作業時，升降次數會比較多，這導致對其控制難度加大，并造成能力的損耗，進而致使其作業效率較低。通常情況下，在完成相同高度的作業面后，無人機才能開始進入另外一個高度的作業面積。成年果樹的俯視樹冠直徑相對較長，在噴灑農藥時要確保無人機應從果樹樹冠中心位置飛過，這樣才可以保證農藥均勻地噴灑到每棵樹冠上。

4 結語

農業信息化、規模化的發展離不開航天技術的推動，通過將各類傳感器安裝在無人機上，使其有效獲取周圍環境的數據，并實時感知各類狀況，根據預設好的動作和目標，由計算機進行控制。采用無人機自適應導航技術，不需要考慮山地果園的地形、作業覆蓋面等因素，只需要在樹冠位置對農藥進行均勻地噴灑。即便果樹之間的距離各不相同，甚至較遠，依然可以通過無人機RTK定位系統，確保無人機能夠有效作業，而不會發生漏灑或重復噴灑等問題。總之，這種無人機自適應導航技術完全滿足山地果園植保作業的要求。