山地果园作业中植保无人机自适应导航技术要点探讨

徐士红（山东省聊城市东昌府区闫寺办事处农林水综合服务中心，山东 聊城 252000）

山地农业种植主要以经济果林作物为主，但是受地理因素的局限，现代化地面作业采用农机面临较大难度，即难以通行。因此，山地的机械化水平远低于全国平均水平。近年来，随着现代化施药技术的发展，农业植保及农情信息领域均已经采用智能化农机装备，而无人机灵活、可垂直起降的特点，则与山地果园的植保作业的需求完全一致。

1 无人机植保作业技术概述

实现无人机山地果园植保作业的前提，必须使无人机具备果树识别、定位、实时探测、自主调节等一系列功能。无人机通常采用电池供电，在完成上升、下降、平飞、转向等各种动作时，有时会和控制意图存在较大的差距，想要确保无人机在山地果园植保作业的效率，就必须对其飞行轨迹进行改善，对线路进行合理规划和制定。受到无人机自身飞行特点的影响，在进行植保作业时，其在飞行转场时需要先放慢速度，停在半空中，然后再对转向角度进行操作，包括对无人机的水平位置及高度进行设置和转换。在对无人机位置进行调整过程中，需要多次实施减速和加速操作，当无人机飞行到果园上空开始作业时，需要再次进行加速，并沿行作业，但是转场过程需要等较长时间，在此期间并不能进行作业，属于没有任何作用的能耗[1-2]。在沿行飞行过程中，无人机会持续进行植保作业，不会对速度和能耗产生任何影响。所以，对于无人机植保作业而言，单次的航线越长，作业的效率则会越高，并且在作业过程中更容易进行各种控制[3]。选择无人机作业路线时，想要有效确保作业效率，则需要使其在作业时以沿行的轨迹飞行，并尽可能地减少转场，避免造成无效的能耗，增加作业效率。

2 无人机植保作业自适应导航控制技术

农业航空植保无人机主要用于喷洒农药，消除各类虫害，促进植物的生长。无人机之所以能够实现植保作业自适应导航，主要是因为其采用多种机载传感器，实时采集当前无人机周围环境信息，并将这些实时信息与原先设定的路线、距离等设置参数作出比较，从而确定其中的误差范围，并借助相应的控制器得到输出控制量，进而对于无人机飞行作业实现有效控制[4]。

无人机植保作业不但需要在有外界各种干扰因素的情况下，实现各种转场控制动作，还需要对飞行轨迹、识别物、航向等功能及一些难度较高的动作进行预设。特别是植保无人机在山地果园作业时，地形崎岖不平，如果不能及时调节无人机的高度，则会导致农药的喷洒不够均衡，难以实现预定的目标，此外，还可能会导致无人机发生掉落、坠毁等不良情况。所以，植保无人机山地果园自适应导航技术需要不断进行探索发现，实现精准控制，使其更好地应用于山地果园[5]。

3 无人机水平航迹控制方法

不同于平地果园种植，山地果树大多是沿着山坡等高线进行种植，但是山地高度之间的差距并不相同，而是随机性的，极少会有直线型的行或者列。无人机在山地进行机植保作业时，升降次数会比较多，这导致对其控制难度加大，并造成能力的损耗，进而致使其作业效率较低。通常情况下，在完成相同高度的作业面后，无人机才能开始进入另外一个高度的作业面积。成年果树的俯视树冠直径相对较长，在喷洒农药时要确保无人机应从果树树冠中心位置飞过，这样才可以保证农药均匀地喷洒到每棵树冠上。

4 结语

农业信息化、规模化的发展离不开航天技术的推动，通过将各类传感器安装在无人机上，使其有效获取周围环境的数据，并实时感知各类状况，根据预设好的动作和目标，由计算机进行控制。采用无人机自适应导航技术，不需要考虑山地果园的地形、作业覆盖面等因素，只需要在树冠位置对农药进行均匀地喷洒。即便果树之间的距离各不相同，甚至较远，依然可以通过无人机RTK定位系统，确保无人机能够有效作业，而不会发生漏洒或重复喷洒等问题。总之，这种无人机自适应导航技术完全满足山地果园植保作业的要求。