摘要：随着精准农业航空的迅速发展,无人机凭借其高效且精准的优势在农业颗粒物料播撒领域得到广泛应用。飞播装置是实现无人机播撒的基础,飞播关键技术是改善无人机播撒效果的核心,与飞播配套的农艺管理是飞播质量的保障。首先概述了无人机播撒技术的发展历程,指出其在提高播种效率、减少劳动力和优化资源配置方面的重要性。重点阐述了现有的无人机飞播装置及其关键技术研究成果,包括关键部件结构优化、参数优选以及颗粒质量流量的检测方法。总结了无人机在大田播种、变量施肥、造林种草和生物防治等多个领域的应用情况。最后,分析了无人机播撒技术在农业实际应用中面临的挑战,提出未来研究内容包括:继续加强飞播装置创新设计,研发轻量化、模块化、智能化的飞播装置;研发适用于低空播撒的大载荷无人机,提升作业性能,降低作业成本;加强针对无人机播撒的配套农艺技术研究;加强无人机飞播过程控制和智慧决策。

摘要：为了提高无人机载重、减少整体质量、实现机身轻量化设计,以农用无人机机翼为研究对象,基于围绕增材制造的核心拓扑结构折叠固化的薄复合材料壳,采用类似桁架的内部结构和折叠的薄复合材料壳进行制造,实现高度复杂且无需模具的无人机结构。通过优化设计和增材制造的结合,成功提高了农用无人机的载重能力和续航能力。机翼试验验证结果表明:优化设计和模拟结果的吻合度较高,验证了该方法的可靠性和有效性。研究可为农用无人机结构的拓扑优化和增材制造提供重要的参考和指导。

摘要：为实现根据无人机作业位置改变中途补充能源或喷洒物的起降地点,增加无人机有效作业时间,提高无人机作业效率,设计了无人机移动补给平台。通过研究农用无人机自主降落过程,提出一种基于模糊逻辑和比例积分微分(Proportional-integral and derivative,PID)分段控制的农用无人机跟踪降落算法,该算法既拥有PID算法的高精度,又兼顾模糊控制算法响应速度快、超调量小、鲁棒性强的优点。目标轨迹跟踪预测由粒子滤波器跟踪算法和轨迹拟合算法相结合进行求解。仿真和现场试验表明,与单一的PID算法和模糊逻辑算法相比,分段控制算法能够把农用无人机对移动补给平台的跟踪误差缩小到6.7 cm以内,在移动补给平台上的降落精度控制在7.2 cm以内。

摘要：针对农用无人机的作业特点和应用领域,设计了一种基于经典PID控制方法的纵向姿态控制系统。首先,利用Mat Lab软件建立了无人机在配平点处的纵向运动数学模型,分析了无人机的纵向运动规律。在此基础上,采用经典PID理论对无人机纵向运动的俯仰角控制回路和高度控制回路进行设计。通过Simulink软件进行仿真实验,结果表明:该飞行姿态控制系统控制效果良好,可以满足农用无人机的技术要求。

摘要：为解决农用无人机电源监控系统稳定性差、成本高、通信效果不好和功能单一等问题,设计了一种以嵌入式微处理器为核心的农用无人机电源监控仪表。该仪表以15F2K60S2嵌入式微处理器为平台,集成CS5460数据采集模块和ADM2483通信模块,在单片机C语言和汇编语言指令的基础上,结合仪表总体结构,设计开发了农用无人机电源监控仪表的硬件电路和软件程序。采用多功能校准仪、信号发生器和示波器等测试工具对所设计的电源监控仪表进行稳定性和可靠性实验,并分析了可能引起测量误差的原因。结果表明:该仪表具有良好的稳定性和可靠性,在0~500 V的输入电压范围内,其测量精度达到了工业标准2.0级要求,完全能满足农用无人机电源监控系统的需求。研究结果能为农用无人机电源监控系统后续更深入的研究提供一定的理论参考,给相关企业开发农用无人机电源监控系统提供有效指导。

摘要：针对农药喷洒无人机携带药量和续航能力有限,需返回固定点更换药液或电池导致效率低的问题,为提高无人机田间作业效率,以四旋翼无人机为研究对象,研究农用无人机自主移动平台降落技术,以实现无人机自主降落在装载无人机和药液的移动平台上。将北斗卫星和机器视觉定位相结合,提出将降落过程分为卫星定位、机器视觉定位和超声波测距分别进行控制的策略,设计了无人机平台硬件和软件,以及固定于移动平台的吸附减震结构和嵌套着陆标志,试验结果表明:北斗卫星相对定位方法定位精度在1.5m内;设计的嵌套着陆标志和图像识别算法着陆标志识别率为97.5%,有较高的识别率和鲁棒性;农用无人机移动平台降落系统在移动平台速度为3km/h时,无人机移动降落误差为12.21cm,且飞行性能稳定、着陆安全。研究可为农药喷洒无人机实现自动化、智能化高效作业提供有效支持,也可供其他农用无人机移动平台降落提供参考和借鉴。

摘要：为在农业监测中获得大面积的农田影响信息,设计一种成本低、稳定性高且可存储图像和视频的航拍四旋翼农用无人机,用于农田信息监测。装置包括控制器、姿态传感器、电子调速器模块、无刷电机、图像采集模块、存储模块和遥控器,以STM32103CBT6为核心处理器,并移植入uC/OSII操作系统,通过姿态传感器MPU6050及磁力传感器HMC5883采集姿态数据,并经过滤波、四元数、欧拉角转换,以串级PID作为主要控制算法控制无刷电机,保证四旋翼的平衡。用遥控器控制其姿态及航拍,并将视频数据经过滤波等处理后以AVI格式存入SD卡,用于农作物生长状态,生理指标的检测或进行农作物产量的估计。

摘要：为研究大载重农用无人机结构在各种工况下的变形和等效应力变化,并对不满足极限工况的结构进行优化,利用Ansys-Workbench中的Static Structural和Response Surface Optimization模块分别对无人机结构进行了静力学仿真和优化设计。在Static Structural模块中对模型进行空载、满载、极限工况下的静力学仿真,发现其机臂结构的强度可能不满足极限工况下的最大等效应力。因此,在此基础上利用Response Surface Optimization模块对机臂进行了基于响应面法的优化设计,通过LHS试验设计方法建立Kriging模型,最终得到全局最优解。实验结果表明:此解在极限工况下的最大变形较优化前减小44.9%,最大等效应力减小31.6%,满足结构材料的强度要求。此研究不仅为无人机的设计和优化提供了理论依据,而且为WorkBench优化设计方法在多旋翼无人机领域内的应用奠定了基础。

摘要：为进一步实现农用无人机信息检测与数据处理的精准性,提高其智能化作业水平,结合DTN网络控制算法,针对其信息检测处理系统进行设计。以实现信息网络路由传递顺畅、性能高效为基点,考虑农用无人机作业低速低空特性,搭建DTN算法检测模型,进行基于DTN算法的农用无人机信息检测系统硬件结构配置与软件控制布局,并进行农用无人机作业飞行试验。结果表明:农用无人机的各姿态检测角误差与DTN算法应用前误差相差不大,验证了检测处理系统设计的可行性;将DTN算法应用到机载信息检测处理系统,具备较好的容错调节机制,其机载测量湿度与实际地面测量湿度相比平均误差为2.13%,整机作业过程信息传输与转换实时准确,可为类似农机装备的信息检测模块开发优化提供较好的参考。

摘要：为进一步提高我国农用无人机远程监控系统数据监测的精准性,引入基于网格与密度的聚类算法对其进行设计。充分考虑农用无人机作业特点,以监控系统数据技术特征为切入点,融入聚类算法模型进而形成远程监控系统的数据流标准传递途径,设计整体监控系统组件与程序并进行试验。试验结果表明:传统算法控制的无人机远程监控系统机体往返距离和往返时间较长,航线轨迹偏离为0.44m,而聚类算法监控下的机体航线轨迹偏离可缩小至0.17m。聚类算法在数据计算精度、信息获取时限、状态反馈等方面具有很好的优越性,大大降低了数据传输误分率。该远程监控系统界面更加人性化,可实时准确显示飞行速度与航角等信息,为操作者灵活操纵无人机提供便利,具有较好的推广价值。