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1、目录一．背景1二．现状及实例21.飞行平台21)发展现状22)实例42.飞控系统71)发展现状72)实例73.喷洒系统81)发展现状82)实例94.施药技术151)发展现状152)测试实例175.农药剂型18三．自主飞行喷洒系统研发示例181.直升机自动喷洒模型[2]182.UAV自主飞行控制系统AFCS(AutonomousFlightControlSystem)193.利用PWM的变量喷洒系统204.硬件配置及重量21文献：22农业无人机精准喷药现状一．背景1918年美国第一次用飞机喷洒农药灭棉虫时,农用航空拉开了历史序幕。随后,农用航空在新西兰、澳大利亚、英国等国也逐步得到
2、应用与推广。随着航空工业的发展,各种符合农业要求的专用机也相继出现,近年来美国、澳大利亚等国研制了许多农业专用的轻型飞机,如美国的PA-36、AG-1、AG-2、AG-38以及澳大利亚的空中拖拉机等机型。据国际农业航空组织统计,目前全世界约有70多个国家拥有农用飞机近3.2万架,全球应用农业航空处理的耕地面积24666万hm2,占世界耕地总面积的17%,其中美国、俄罗斯、日本3个国家农业航空处理面积占本国耕地面积分别为45%、35%、39%而我国仅有1.7%。日本是最早将无人驾驶直升机喷洒技术运用于农业生产的国家,也是该技术发展最成熟的国家之一。由于日本农业经营规模相对较小,且农
3、业以水稻生产为主,常规的大型地面施药技术装备难以适应,而无人机因其外形尺寸小、重量轻、操控灵活、农药喷洒效果好、作业效率高等优点,近年来在日本得以迅猛发展,已经超过了有人驾驶农用直升机的防治面积。我国上世纪50年代开展了航空喷洒技术的研究和应用,主要以森林、农垦区和农场进行农业航空喷洒作业。受我国空管问题的约束以及我国传统农业的发展方式的影响,我国航空施药技术发展缓慢。目前我国有农用飞机140架,直升机60余架,使用航空喷洒防治农林业病虫草害和施肥的面积达到200万~233.33万hm2,和农用航空发达国家相比差距仍十分巨大,无人机喷洒技术的研究处于初级阶段,实际应用仍是空白。人
4、驾驶直升机作为直升机的一种除了具有直升机的优点外,其外形尺寸更小,重量更轻,操控更加灵活,尤其适应于中、小田块的喷洒或是大田块内局部的精准喷洒等。无人机主要优点有:不用安装任何与飞行员有关的设备,这样可以利用空间和减轻重量装备更重要的设备;无人机航空喷洒可在飞行控制系统和喷洒伺服系统等电子设备的控制下自动完成,操作人员只需在地面控制站通过无线遥测系统发出指令来控制无人机的动作;操作简便,避免飞行员中毒、伤亡等问题;超低空飞行能力强,飞行操控灵活,安全系数高;采用超低空喷洒作业,减少了雾滴在非喷洒区的飘移。因此,随着生产制造和航空控制技术水平的大幅提升,应用无人驾驶直升机进行农药喷
5、洒己成为近年来发展最快的技术领域。一．现状及实例1911年德国人最早提出用飞机喷撒化学药剂，以控制森林害虫的计划。1918年美国用双翼飞机喷药防治牧草害虫取得成功。1922年用JN-6军用飞机的改良型喷洒棉花，同年前苏联用飞机喷洒农药扑灭了蝗虫。第二次世界大战后，各种杀虫剂、杀菌剂和除草剂大量问世，要求用高效能的喷洒机具来满足植物保护工作的需要，与此同时，大量军用飞机和驾驶员转向农业，促使农业航空迅速发展。1949年美国开始研制专门用于农业的农用飞机，20世纪50年代开始设计制造多用途农业飞机，20世纪50年代末，直升机也加入农业航空行列。随着农用飞机的不断发展，航空喷雾技术也发
6、生了很大的进步，从喷洒量大于30L/hm2的常量喷洒，发展到5-30L/hm2的低量喷洒，再到小于5L/hm2的超低量喷洒，如美国1944年已有半数采用低量喷雾，喷液量为9-28L/hm2。20世纪60年代静电喷雾技术开始应用于农业航空。在美国航空喷雾使用的主要机载设备包括GPS、GIS、流量控制器、实时气象系统和喷施校准设备。我国系统研究微小型无人机航空是要喷雾技术开始于2008年，浙江大学、农业部南京农业机械化研究所、华南农业大学等单位为代表开展了航空施药技术、GPS自动导航技术、农用无人机平台技术、航空施药污染评价技术、低空遥感平台等技术的额研究，出现了多项技术成果：包括无
7、人驾驶自动导航低空施药技术、低量低漂移施药技术研究、在高精度GPS的无人驾驶自动导航低空施药技术研究方面取得突破性进展，精确航路规划解决了航空喷雾作业喷福的精确对接，提高作业质量。截止至2012年末，生产航空施药无人机整机与配套设备的企业达80余家。1.飞行平台1)发展现状目前,农用无人机喷药航空平台主要有3种:固定翼式飞机、单旋翼直升机和多旋翼直升机。固定翼飞机主要应用于农田信息采集与农田遥感。固定翼飞机载量大、飞行速度快、作业效率高，作业时采用超低空飞行，距作物冠层5~7m，
