无人机智能自主协同控制在农业中运用

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盈车嘉穗、仓箱可期，古代农业全仰仗风调雨顺的自然馈赠。而对于现代农业而言，硕果累累、穰穰满家，既少不了天时地利的帮衬和馈赠，也离不开农业科技的助力和支撑。从“背灼炎天光”到“无人化耕作”，以无人机为代表的智慧农业走向田间地头，成为现代农业的“新主角”。借助农业科技的“千里眼”和“顺风耳”，现代农业能眼观六路、耳听八方。尤其是以无人机为代表的新兴科技在农业中的应用更是极大地推进了农业机械化、农机无人化、生产信息化。

无人机具备成本较低、操作便捷、生产效率高等优势。近年来，我国无人机发展迅速，其中植保无人机的保有量以每年100%的速度递增，无人机在农业生产中的广泛应用已成为“互联网+农业”的实践典范。目前，无人机技术正深度融合多种数字信息、传感技术，并逐步尝试通过智能自主协同控制进行自主决策、协同工作、植保作业、遥感监测等工作，可见无人机在农业领域的快速落地对农业转型升级发挥重要作用。

自主决策是无人机智能自主协同控制的“智慧大脑”。无人机的自主决策分为适应性自主、系统性自主及学习性自主等3种类型，其自主决策主要体现在2个方面。一方面是外部态势感知技术，即一种基于地理环境的敏锐感知能力。依托于视觉感知技术和卫星遥感技术，无人机可以迅速捕捉地貌形状、地理环境、风力等级等基础信息，为后期的农业工作开展提供精准的环境画像。另一方面是内部态势感知技术，即一种基于设备机件的自主检测能力。依托于飞行健康管理系统，无人机可以有效掌握机器的油耗和故障状况，判断设备状态，进行故障预警，以应对农业作业中的不确定性。协同工作是无人机智能自主协同控制的“核心枢纽”。一是设备互联。无人机通过5G通信技术，形成网状拓扑结构，实现各农业机器的设备互联、信息畅通、工作协同，从而提升信息准确性。在地形复杂的区域，无人机可以发挥网络中继作用，维系系统的正常运行。二是自主操作。在无人机农业作业领域中引入北斗导航技术，可以发挥其自主导航、自主驾驶的功能，使无人机能够根据控制中心所设定的路径进行操作。通过远程指令控制，无人机可对玉米、小麦、水稻等农作物耕种管收进行全流程的无人化作业。植保作业是无人机智能自主协同控制的“左膀右臂”。一是作业灵活。无人机能够突破地域的局限，在水田、山地、丘陵等常规植保设备难以进入的区域进行高效工作。如，甘肃省定西市马铃薯种植基地运用T20植保无人机对马铃薯田进行喷洒作业，达到了节省农业消耗、提高作业效率、降低管理成本的效果。二是精准高效。无人机在农作物0.5～2.0m的距离范围内喷洒药剂，加上旋翼产生的向下气流，可以将药剂直接作用在作物的叶片和茎干上，漂移较少，精确度高，“人药分离”的效果比人工作业更加安全、可靠、高效。遥感监测是无人机智能自主协同控制的“智慧天眼”。一是农情监测。无人机利用遥感技术，可对农作物的生长期、生长状况、病虫草害、表型信息、覆盖率等进行收集评估，为农情监测提供依据。基于大数据分析结果，管理者可提出相应对策，适当调整措施，减少种植障碍，提高作物产量和质量。二是信息追踪。利用红外、图像分析等技术对无人机进行监控和追踪，可以获得更准确的地表情况和作物生长信息。在未来，通过运用无人机及遥感卫星，可以实现更大区域的农作物生长监控和更大范围的智能化无人耕种。

总之，无人机技术赋能农业已成为农业高质量发展的重要路径，未来将引发更多农业生产方式的深刻变革。基于上述应用实践，探讨无人机智能自主协同控制在农业中的应用等学术著作也越来越多。其中，经暨南大学出版社于2021年10月出版的《多旋翼无人机理论设计与实践及人工智能应用》一书，对无人机智能化应用进行了学术探讨。该书不仅介绍了多旋翼无人机的飞行原理、动力部件、控制原理与算法和软硬件系统，还对无人机人工智能的基础与应用进行了深入研究。全书内容深入浅出，案例丰富、内容翔实，既可作为人工智能等相关专业的课堂教材，也可作为无人机工程技术人员、科研人员的参考用书。

作者：吴思俊 单位：浙江工业职业技术学院