中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會

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探尋無人機植保和RTK技術結(jié)合背后的淵源
中國農(nóng)機網(wǎng)
2017/10/26 15:37
植保無人機和RTK技術在世界的舞臺上發(fā)展很長一段時間，最近幾年我國才興起廣泛應用，而且兩項黑科技首次實現(xiàn)完美結(jié)合，新興的飛防植保行業(yè)在否定和肯定、疑惑和明確、懷疑和堅信坎坷的道路上摸索前進，其中淵源耐人尋味!
　　2012年無線電遙控航模掛載藥箱噴灑農(nóng)藥開始進入人們的視野，這也是飛防植保作業(yè)初步探索，當時設備是各種配件組裝起來俗稱淘寶貨，隨著消費無人機生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)向進入植保無人機研發(fā)時發(fā)現(xiàn)：飛防行業(yè)沒有接地氣的產(chǎn)品。
　　一方面：手操作組裝植保無人機飛防作業(yè)時設備飛行忽高忽低造成出現(xiàn)重噴漏噴情況;
　　另方面：超視距和夜間飛行作業(yè)對飛手遙控操作技能的要求是一種艱巨挑戰(zhàn)。
　　這兩方面都突出手動作業(yè)對飛手操作能力要求嚴格，因而飛防人員嚴格選擇標準和昂貴的培訓費用嚴重制約飛防服務的發(fā)展。
　　那么研發(fā)企業(yè)為解決上述問題提出新的飛防理念：航線規(guī)劃自主飛行，這種新的飛防理念融合一門重要學科地理和測繪。地理和測繪就需要飛手拿著地面站繞著田地四周走一圈測繪地圖數(shù)據(jù)，然后在衛(wèi)星地圖上規(guī)劃田地航線，植保無人機按照上述航線自主飛行作業(yè)。
　　當時行業(yè)內(nèi)飛防人對這種飛防理念情有獨鐘翹首以待，但是大規(guī)模實地飛防作業(yè)中暴露嚴重的問題：常規(guī)GPS 定位精度不夠帶來不可忽視影響。
　　(1)GPS定位誤差：常規(guī)GPS衛(wèi)星定位和導航受到大氣電離層、衛(wèi)星星歷和時鐘誤差、多路徑效應等影響，會產(chǎn)生相應的偏差。
　　(2)測繪數(shù)據(jù)偏差：在測繪后規(guī)劃衛(wèi)星地圖航線數(shù)據(jù)經(jīng)過一段時間再次使用受到GPS定位誤差產(chǎn)生偏差，極可能出現(xiàn)設備飛出地塊外或撞到障礙物等危險情況。
　　(3)設備抗干擾能力弱：植保無人機飛行定位和導航依靠GPS衛(wèi)星信號、磁羅盤指南針等，由于電磁波傳輸多路徑效應和磁羅盤容易受磁場干擾，其在靠近防風林和高壓線磁場源等場景設備可能會出現(xiàn)失控情況。
　　上述問題受到常規(guī)GPS定位誤差而出現(xiàn)不可免的情況，這也曾經(jīng)制約著測繪行業(yè)的發(fā)展，但現(xiàn)在已經(jīng)有成熟完善的解決方案，那就是RTK實時動態(tài)差分技術獲得厘米級精準定位。
　　因此這時植保無人機和RTK技術才開始進行初步的結(jié)合，形成新的飛防理念：精準飛行，智能噴灑，這種理念經(jīng)過大量的飛防作業(yè)證明是接地氣的發(fā)展趨勢。
　　植保無人機和RTK技術結(jié)合形成新的飛防理念：精準飛行，智能噴灑，這種結(jié)合經(jīng)過六年多艱辛探索，正如新事物飛防植保行業(yè)發(fā)展一樣，從航模人組裝“淘寶貨”大膽嘗試噴灑藥劑到現(xiàn)在形成冉冉崛起新型產(chǎn)業(yè)，其中包含太多飛防人和研發(fā)人員的智慧、汗水。
　　首先說一下什么是RTK技術?RTK定位技術就是基于載波相位觀測值得實時動態(tài)定位技術，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。簡單的說就是：
　　實現(xiàn)厘米級定位需要建立固定基站，固定基站根據(jù)自身位置數(shù)據(jù)和接受衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)計算出誤差值發(fā)送給接收端修正定位偏差。
　　從上面的RTK概念知道它就是厘米級定位技術，這樣定位技術和植保無人機結(jié)合為飛防行業(yè)帶來哪些稱道的地方，讓農(nóng)戶和飛防人高度的贊同和認可。
　　(1)飛防植保效果：植保無人機噴灑藥劑屬于超低量噴霧方式，如果飛防作業(yè)中出現(xiàn)重噴的情況，其高濃度藥液會對農(nóng)作物生長產(chǎn)生影響，甚至出現(xiàn)灼燒葉面、藥斑等藥害情況，以前飛防作業(yè)也反復出現(xiàn)重噴引起要害情況，其血的教訓為行業(yè)敲醒了警鐘。
　　如果采用RTK術后厘米級定位技從兩方面避免上述情況出現(xiàn)：
　?、倬珳实娘w行速度和高度結(jié)合智能噴灑系統(tǒng)避免懸停減速區(qū)出現(xiàn)藥液量嚴重超過應噴灑藥量情況。
　?、诶迕准壍暮骄€定位誤差避免出現(xiàn)重噴漏噴情況，這在飛防噴灑除草劑、生長調(diào)節(jié)劑等化控作業(yè)尤為重要。
　　(2)設備穩(wěn)定性能：我國南方農(nóng)田分布很多高壓輸電線和移動信號發(fā)射塔，在西部有農(nóng)田防風林居多，這些外界因素嚴重影響設備飛行的穩(wěn)定性，而植保無人機和RTK技術結(jié)合后設備外界抗干擾能力顯著增強。
　　植保無人機的發(fā)展時間僅僅才有六年，飛控自主研發(fā)企業(yè)屈指可數(shù)，技術的結(jié)合還需要歲月的沉淀，正如極飛科技算法經(jīng)理所說：植保無人機采用RTK技術最大難點在于系統(tǒng)軟件流程設計，讓植保作業(yè)隊員能夠快速簡單的使用。
　　下面兩方面制約其技術結(jié)合廣泛應用：
　?、僦脖o人機核心控制終端飛控和RTK系統(tǒng)的協(xié)調(diào)匹配，配套系統(tǒng)軟件簡單使用流程設計。
　　②RTK技術配套設備昂貴，不管RTK差分板卡還是剛興起連續(xù)運行參考系統(tǒng)(CORS賬戶)在低紅利的農(nóng)業(yè)領域都顯得嬌貴。
　　然而在國家加快現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設的背景下，政府對植保無人機和精準定位設備的農(nóng)機補貼，加上租賃等共享經(jīng)濟模式出現(xiàn)，上面難題也會迎刃而解;植保無人機和RTK技術的結(jié)合會發(fā)展到融合，兩項神秘的黑科技轉(zhuǎn)化田間地頭實用的農(nóng)具，為飛防植保行業(yè)帶來里程碑的變化。