四轴飞行器在农业上应用的研究

蒋畅+刘凡齐

【摘要】 作为农业大国，农林业病虫害的发生对我国农作物产量造成了巨大的损失，当前我国农田病虫害的防范治理大部分依靠人力进行，劳动任务繁重，且危险性也很大。由于农作物自身的一些条件限制，一些大型机械难以进入进行农药喷洒。四轴飞行器的应用可以很好的克服这些缺点，利用单片机作为主控的智能农用飞行器，能实现自动的对农作物进行农药的喷洒，使得农药喷洒变得容易，极大的提高了效率，也摆脱繁重的体力劳动。

【关键词】 四轴飞行器 农业 应用

引言

由于四轴飞行器[1]用于药液的喷洒不会受到地形等外在因素的约束，而且可以与作物之间的距离稳定在2m左右，在很小的空地便可起飞对农作物进行药液的喷洒，且在气流的推动下形成药雾，直接减少了农药液的流失量，喷洒的农药在作物葉面上覆盖率越大，其防治虫害的效果就会越好，同时节省了农药的用量及水的用量，这在一定的程度上减少了物资的消耗。农用四轴飞行器的使用最大程度的减少了人接触农药的时间，保证了人的生命安全，减少了沉重的体力劳动，也极大的提高了工作效率。

一、背景与意义

近些年来，随着电子控制技术与现代化控制理论的发展，四轴飞行器渐渐的进入了人们的视线，而且得到了飞速的发展，四轴飞行器是由多组动力装置组成的飞行平台，它由无刷电机驱动螺旋桨组成单组旋翼动力系统，由惯性导航系统、飞行姿态控制系统、GPS或北斗卫星定位系统、电子调速器等系统构成。可以实现定点、定高悬停等飞行动作。四轴飞行器作为一种结构新奇、性能出色的无人飞行器，运用了众多方面的高新技术，具备重要的应用前景。

二、特点与优势

与固定翼和直升机等一些常规的有人或无人飞行器相比较，四轴飞行器因其简单的系统架构和独特的结构有十分显著的特点与优势。

（1）结构简单。因为四轴飞行器并不用专门的反扭矩桨，可以通过自身的独特结构使飞行器扭矩平衡，而且采用多螺旋桨结构可以提高负载能力。

（2）以大容量的电池作为动力的来源。环保，无污染。

（3）可以垂直起飞降落，在空中定点悬停、按预定航线飞行等，还可在较小的空间里飞行，不会受场地的限制。

三、应用方向

3.1在农业植保上的应用

伴着我国经济实力的飞速发展，城市化发展也进入了一个飞速发展时期，大量人员不断地涌入城市，给城市的发展提供了足够的动力，然而这样的快速发展却对我国的农业发展带来了不小的影响，我国是一个以农业生产为主的国家，基本农田每一年都要进行繁重的农药喷洒作业，农作物的灾害防范与治理的任务十分的艰巨，且每一年我国由于喷洒农药而导致中毒人数也非常的惊人。随着我国对农村的土地政策的转变，很多的农民开始农场化管理农田。农场化管理农田就必须有相应的先进生产技术作为配套保障，才能最大限度的去降低生产成本、提高生产的效率，而在农作物植保喷洒方面就表现得尤为突出。四轴飞行器以其良好的飞行性能，可以实现携带农药在农作物2m高处进行喷洒作业，喷洒均匀，效果良好，最大限度的节省了人力和物力，实现了高效率的喷洒。

3.2在农田信息搜集上的运用

精准农业是现如今世界各国农业未来发展的一个新方向。目前，用来获得农田信息的方法主要有大型的飞机进行航拍、卫星遥测等传统方式。[2]传统的农田信息收集技术获取的农田信息并不精确，且受限于作业周期和生产成本等因素的影响，其实时性较差且易受天气因素的影响，很难以满足现代农业生产和获取信息的需求；我国幅员辽阔，地形地貌复杂，且农作物品种繁多，农民多以小规模种植为主，为了能在一定的范围内去实现精准农业，能从较低的高度去获得农田基本数据的系统有着更好的前景。而四轴飞行器的优点就是能够悬停和垂直的起降，能从较低的高度去获得农田基本信息，且不易受到农田空域气象环境的影响，更不用去对农田进行破坏性的采集样本，且更容易收集到精确的农田基本信息。在现实运行的过程当中，能很大程度上代替人工操作。可以通过在四轴飞行器上挂载不同的传感器来收集不同的信息，满足大面积土地信息的获取，还可以利用四轴飞行器的航拍系统与无线图像传输系统，从高空对农作物的受灾情况进行实景拍摄和实时监控，协助有关部门去制定防灾方案，并采取有效的措施。四轴飞行器低空农田信息收集系统有着很好的发展前景。

四、结语

综上所述，四轴飞行器在农业应用方面有着非常广阔的前景，随着后续的研发与电子技术的飞速发展，会对农业的各个方面带来一场变革。农用四轴飞行器技术的应用，将标志着我国农业发展向高科技农业时代迈近了一大步。

参 考 文 献

[1]万俊. 四轴飞行器的研究与制作[D].华中师范大学，2014.

[2]扈菲菲，姬江涛，贺智涛，等.农田环境四旋翼信息采集系统的设计与试验[J].河南科技大学学报：自然科学版，2013