作為獲得2017年“創(chuàng)客中國”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽企業(yè)組優(yōu)勝獎(jiǎng)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，通過集成自主研發(fā)的GNSS RTK定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)植保無人機(jī)厘米級(jí)高精度定位與全自助航線飛行，從而進(jìn)行無人機(jī)的精準(zhǔn)噴灑、高效作業(yè)、平臺(tái)化管理、安全可靠的植保服務(wù)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡稱北斗系統(tǒng)）是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。衛(wèi)星信號(hào)依靠電磁波進(jìn)行傳輸，其導(dǎo)航原理為通過接收機(jī)接受信號(hào)的時(shí)間和電磁波傳輸?shù)乃俣确謩e計(jì)算出接收機(jī)與至少四顆衛(wèi)星同時(shí)通信距離，得出接收機(jī)在地球的相對(duì)位置。

“北斗”應(yīng)用于無人機(jī)后，對(duì)無人機(jī)定位精度、機(jī)動(dòng)性能、可靠性、各無人機(jī)之間及與指揮所之間相互協(xié)調(diào)能力等都有很大提高。此外，北斗加入無人機(jī)系統(tǒng)后，還可以降低對(duì)建立GPS差分系統(tǒng)的需求，從而進(jìn)一步降低成本，促使無人機(jī)系統(tǒng)得到更為廣泛的應(yīng)用。

隨著我國農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，植保無人機(jī)的出現(xiàn)改變了我國農(nóng)業(yè)植保的現(xiàn)狀。我國專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作的不斷推進(jìn)，植保無人機(jī)得到了快速發(fā)展，其相對(duì)于傳統(tǒng)植保技術(shù)具有高效安全、自動(dòng)化程度高、防治效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度低、防治及時(shí)、避免了傳統(tǒng)打藥人機(jī)病蟲害傳染等優(yōu)勢。無人機(jī)植保技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高我國農(nóng)作物病蟲害防治機(jī)械化水平、農(nóng)業(yè)資源利用率，增強(qiáng)突發(fā)性大面積病蟲害防控能力，緩解農(nóng)村勞動(dòng)力短缺，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力，保障國家糧食安全、生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

無人機(jī)植保應(yīng)用是一個(gè)綜合學(xué)科、系統(tǒng)工程，需要有關(guān)科研單位、無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)藥及藥械企業(yè)密切配合，通過產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，加大創(chuàng)新研發(fā)力度。一方面，要加大無人機(jī)研發(fā)力度，不斷改進(jìn)、提高無人機(jī)性能，提高無人機(jī)的防治效率，降低防治成本。另一方面，加強(qiáng)配套技術(shù)研究。針對(duì)不同低空、超低量施藥器械，研發(fā)與之相匹配的藥液，力爭在藥劑霧化、噴灑技術(shù)等方面爭取有所突破。

無人機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上只是個(gè)載體，關(guān)鍵還是在配套的飛行、藥劑、飛手、維修站等等，這是一個(gè)綜合學(xué)科、系統(tǒng)工程。農(nóng)業(yè)無人機(jī)企業(yè)如何為農(nóng)戶提供優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)的植保服務(wù)，逐步讓農(nóng)民接受農(nóng)業(yè)無人機(jī)的作業(yè)方式，值得研究。隨著無人機(jī)在植保領(lǐng)域的應(yīng)用，未來將有大批無人機(jī)飛行員，成為農(nóng)業(yè)技術(shù)型人才，不僅能夠操作無人機(jī)，還需掌握相應(yīng)的植保知識(shí)和施藥技術(shù)。

項(xiàng)目技術(shù)優(yōu)勢：

（1）GNSS RTK定位系統(tǒng)：為農(nóng)田測繪、無人機(jī)飛行提供厘米級(jí)高精度定位，同時(shí)具有強(qiáng)大的抗磁干擾能力，保障無人機(jī)在高壓線、礦區(qū)等強(qiáng)磁干擾環(huán)境下穩(wěn)定飛行。

（2）極飛地理信息系統(tǒng)：通過無人機(jī)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化的測繪作業(yè)流程，在全國范圍內(nèi)采集地理信息，為農(nóng)田勘測、農(nóng)村導(dǎo)航和無人機(jī)精準(zhǔn)飛行等提供高精度的定位支持。將無人機(jī)技術(shù)與遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合，提供農(nóng)田種植信息、預(yù)測農(nóng)田病蟲害情況、實(shí)施播報(bào)區(qū)域天氣等方面的精準(zhǔn)服務(wù)，為農(nóng)田管理提供輔助決策支持。

（3）監(jiān)控管理系統(tǒng)：植保無人機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)時(shí)讀取作業(yè)過程中農(nóng)業(yè)無人機(jī)的飛行速度、飛行高度、作業(yè)狀態(tài)等飛行信息。同時(shí)支持電子圍欄，讓無人機(jī)飛行更安全。

項(xiàng)目解決了幾個(gè)關(guān)鍵問題：

（1）定位精度問題

衛(wèi)星定位的原理是接收器通過與至少4顆衛(wèi)星通訊，計(jì)算與這些衛(wèi)星的距離，確定自己在地球上的坐標(biāo)。衛(wèi)星信號(hào)通過電離層與對(duì)流層時(shí)，信號(hào)的路徑要發(fā)生彎曲,傳播路徑發(fā)生變化從而使測量的信號(hào)傳輸時(shí)間發(fā)生偏差，導(dǎo)致衛(wèi)星的定位精度≥1米。

基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)的GNSS RTK定位系統(tǒng)使用了“載波”這一更精確的“尺子”，并通過“差分”的方式修正信號(hào)在大氣中的傳播誤差，消除衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差，進(jìn)一步減少“尺子”本身的誤差，多重保障數(shù)據(jù)的精確性，從而將米級(jí)誤差降低到厘米級(jí)。

（2）高精度地理信息采集問題

通過機(jī)載高清相機(jī)與GNSS RTK定位系統(tǒng)對(duì)進(jìn)行地塊信息測繪，再運(yùn)用阿里云對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一進(jìn)行管理、分析及處理，快速拼接地圖，生成空間數(shù)據(jù)及相關(guān)測量成果，完成農(nóng)田邊界獲取和地面特征識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)田高精度地理信息采集，并服務(wù)于無人機(jī)植保。

（3）安全問題

通過精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)載植保過程中的運(yùn)營與監(jiān)控管理，解決植保無人機(jī)這作業(yè)的安全問題。

項(xiàng)目應(yīng)用效果明顯

運(yùn)用GPS定位，由于信號(hào)傳輸時(shí)間偏差，導(dǎo)致航線規(guī)劃出現(xiàn)重疊等問題，其結(jié)果是農(nóng)藥噴灑漏噴和重噴。運(yùn)用無人機(jī)智能信息管理系統(tǒng)則可以很好的解決上述植保問題。