基于大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的植保無(wú)人機(jī)動(dòng)作決策研究

李慧憬（山東省臨沂市莒南縣石蓮子鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 臨沂 276600）

1 系統(tǒng)配置

飛防四軸飛行器能夠較為高效可靠地工作，在對(duì)基本數(shù)據(jù)的預(yù)處理之中，利用GNSS通信衛(wèi)星網(wǎng)站導(dǎo)航技術(shù)和圖像處理導(dǎo)航欄技術(shù)進(jìn)行管理導(dǎo)航欄與飛行防御分離。整個(gè)系統(tǒng)分為GNSS通信衛(wèi)星網(wǎng)站導(dǎo)航控制模塊、圖像處理控制模塊、風(fēng)水羅盤(pán)控制模塊、導(dǎo)航條模塊和4個(gè)磁矩全控模塊。植保機(jī)由4只槳驅(qū)動(dòng)，根據(jù)風(fēng)水羅盤(pán)識(shí)別植保機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)。根據(jù)GNSS控制模塊，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)航條的系統(tǒng)首先到達(dá)顏色漸變部分的施肥的坐標(biāo)和該部分運(yùn)動(dòng)軌跡的點(diǎn)。接下來(lái)，GNSS系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)創(chuàng)建當(dāng)前植保機(jī)的位置和視角，將上述信息發(fā)送給導(dǎo)航條控制模塊，控制4個(gè)葉片，調(diào)整植保機(jī)姿態(tài)，頭頂朝向整體目標(biāo)的一部分。圖像處理控制模塊RGB監(jiān)控?cái)z像頭采集小山坡人工林冠圖像，進(jìn)行圖像分割、濾波、降噪和修正，獲得主極邊界點(diǎn)，制作運(yùn)動(dòng)軌跡擬合曲線，傳輸事故由導(dǎo)航欄的全自動(dòng)控制系統(tǒng)處理，操縱4片葉片調(diào)節(jié)植保機(jī)姿態(tài)。

2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)導(dǎo)航飛行防御機(jī)場(chǎng)航線選擇

為了更好、更強(qiáng)、更高效地將中草藥灑在山頂?shù)墓麡?shù)之上，植保機(jī)必須勻速旋轉(zhuǎn)，緩慢駛向種植地點(diǎn)?；谠萍夹g(shù)和通信衛(wèi)星網(wǎng)站導(dǎo)航技術(shù)和圖像處理技術(shù)，使之得到快速發(fā)展，并利用高精度導(dǎo)航欄，分別創(chuàng)造了兩種選軌方式以及轉(zhuǎn)換規(guī)則。對(duì)植保機(jī)姿態(tài)選擇全過(guò)程進(jìn)行圖像處理。將植保機(jī)數(shù)碼相機(jī)采集的種植區(qū)的圖像數(shù)據(jù)信息用二值化的方法對(duì)其進(jìn)行分割。為了能夠獲取樹(shù)桿邊緣精確的銳度坐標(biāo)，運(yùn)用正均值濾波設(shè)備和膨脹侵蝕填充法來(lái)處理收集來(lái)的圖像數(shù)據(jù)信息，使主極邊緣的圖像更加清晰。二次多項(xiàng)式用于擬合運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)圖。精準(zhǔn)測(cè)量植保機(jī)自身航角，調(diào)整植保機(jī)姿態(tài)，沿軌跡起航。區(qū)分工作是否在進(jìn)行：工作進(jìn)行后，進(jìn)行操作過(guò)程；未完成時(shí)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡線測(cè)量運(yùn)動(dòng)軌跡的角度，然后再次啟航。

通信衛(wèi)星GNSS導(dǎo)航欄和視覺(jué)導(dǎo)航方式改變。植保機(jī)開(kāi)始工作，進(jìn)入GNSS導(dǎo)航欄模式，以區(qū)分是否是已經(jīng)到達(dá)種植地點(diǎn)漸進(jìn)作業(yè)的部分。到達(dá)指定目標(biāo)后，切換到視覺(jué)導(dǎo)航模式。

3 植保機(jī)切換網(wǎng)站導(dǎo)航欄的決定

選用兼容北斗定位系統(tǒng)、GPS等導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號(hào)的GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)軟件技術(shù)，保證穩(wěn)定性。精度等級(jí)為2.5 m，速度精度為0.1 m/s。正方向的精度滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)植保機(jī)轉(zhuǎn)換的要求，因此，選擇了NEO-M8P-2集成IC。

轉(zhuǎn)到通信衛(wèi)星網(wǎng)站導(dǎo)航的姿勢(shì)過(guò)程。對(duì)其所有的工作進(jìn)行全程跟蹤：①通過(guò)種植區(qū)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)來(lái)完成。②植保機(jī)根據(jù)GNSS模塊的通信衛(wèi)星位置信號(hào)計(jì)算位置和方位角。③加載運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)的當(dāng)前軌跡點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算出與反四軸飛行器飛行軌跡角度相關(guān)的下一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)。④計(jì)算植保機(jī)當(dāng)前導(dǎo)航角度，進(jìn)一步調(diào)整姿態(tài)，再次進(jìn)入下一個(gè)航道點(diǎn)。⑤判斷是否到達(dá)運(yùn)動(dòng)軌

2.4 加大無(wú)人機(jī)扶持力度

無(wú)人機(jī)推廣方面，各級(jí)政府以及科研單位都要加強(qiáng)扶持力度。政府應(yīng)當(dāng)從政策優(yōu)惠方面給予支持，如給予購(gòu)買(mǎi)和使用無(wú)人機(jī)的農(nóng)民補(bǔ)貼或者農(nóng)業(yè)貸款，減輕農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?？蒲袉挝豢梢陨钊氲綇V大農(nóng)村，實(shí)地調(diào)研農(nóng)業(yè)作業(yè)的情況，從而基于技術(shù)方面進(jìn)行支持，讓無(wú)人機(jī)能夠更好地滿(mǎn)足植保工作需要。如提高農(nóng)藥噴灑的精確度，提升無(wú)人機(jī)操作的穩(wěn)定性，強(qiáng)化無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力等。

3 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)無(wú)人植保技術(shù)推廣對(duì)于提升整體農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平具有重要價(jià)值，通過(guò)無(wú)人機(jī)可以最大程度代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工植保作業(yè)模式，讓農(nóng)民的勞動(dòng)壓力顯著降低。無(wú)人植保技術(shù)以先進(jìn)的技術(shù)作為依托，能夠有效提高植被效率和質(zhì)量，在國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展方面起到有力的支持作用。