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[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
高梦阗 韩继良 冯晓春 林娜 阮俊虎
为解决农业社会化服务平台下植保无人机“单基站-多无人机”模式任务分配调度的精细化匹配问题，建立了任务分配调度的两阶段混合整数规划模型。首先，引入了考虑温度影响下的农药药效可变时间窗、植保无人机农田中飞行模式选择、变动耗电速率等农业参数变量，在快速精准解决农户分散的植保需求条件下，求解出植保无人机任务分配调度的成本最小化目标；然后在保证其他参数不变的情况下，分别改变植保无人机的电池额定续航时间、农田中的飞行模式、温度对应的最佳药效可变时间窗和需求大小4个参数，研究了植保成本的改进情况。结果显示，各植保无人机搭载续航时间长的电池、在农田中选择长边转弯栅格形飞行、选用发挥最佳药效温度范围大的农药种类和提高单位时段平台服务量上限策略，分别可以降低40.02%、12.45%、21.17%和39.19%的植保成本。以上结果表明，引入了具体农业生产要素的混合整数规划的模型科学有效，更适用于农服平台的植保无人机任务分配调度。
[期刊] 对外经贸实务
[作者]
张希颖 胡睿
当前,应用于农业领域的种植和保护的植保无人机,因为具备效率高、成本低与节约劳动力的特点,可以极大提高农业作业能力,这两年得到较快地发展。但是,无人机在农业领域的发展中仍然存在一些问题。本文主要分析了中国植保无人机发展的现状及存在的问题,并针对世界上农用无人机发展较为完善的美国、日本经验,提出了如何借鉴的对策,可以帮助中国植保无人机取得良性可持续发展。
关键词：
植保无人机 发展现状 美日经验 借鉴对策
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李桦 彭思喜 黄蝶君
为探讨政府补贴对中国南方地区中小农田、丘陵山区无人机植保普及率的政策效应,选择小块农田与坡地,通过3种主流无人机型的植保服务作业试验,分析政府补贴对作业成本、专业服务团队收益等因素的影响。结果表明:政府补贴对无人机植保普及率的提升有明显的促进效应,购置补贴对降低无人机植保作业成本的作用有限,但作业补贴能够显著促进专业服务团队更好地为中小农田、丘陵山区服务。本研究进一步提出补贴体系的优化策略:购置补贴需要增加新的标准,作业补贴需要分类细化为基础作业补贴、飞防药剂补贴、丘陵山区作业补贴、偏远地区运输补贴、特种作物作业补贴5种类型。
[期刊] 物流技术
[作者]
赵桂红 张腾飞
为探究无人机在进行应急物资末端配送时最优的任务分配方法，以总送达时间最短为目标函数建立模型，根据两种常用的任务分配思想，基于蚁群算法设计了两种求解算法，以解决无人机配送应急救援物资的任务分配问题。结果表明，两种方法均可解决无人机的任务分配问题，且二者的适用性在所建立的场景中并无太大不同，即两种方法给出的分配方案不完全一致，但方案所花费时间却大概率相同，主要是将目标函数设定为总完成时间最小导致的。此外，当无人机最大装载量大于各需求点需求量上限时，其分配方案也会趋于一致，均呈现为无中转的形式。
关键词：
应急救援 无人机 末端配送 任务分配
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
石敏 陈风波 陈凤娴
为了促进农户外包具有信任品属性的农业社会化服务，本研究基于1 080个农户，以及他们种植水稻相关的4 999个决策单元数据，分析人际信任、制度信任影响农户外包水稻无人机植保社会化服务的内在机理。研究发现：1）中国农村信任不再局限于“熟人社会”人际信任，进一步扩大到制度信任层面。人际信任和制度信任构建多维度农户信任，共同影响农户外包。在水稻植保环节，农户信任对外包植保服务起关键作用；2）经济水平不同地区，农户信任对植保服务外包影响不一致。经济发达的广东珠三角地区，人际信任和制度信任均促进农户外包；而经济欠发达的粤东西北部，制度信任显著促进农户外包；3）植保服务补贴和水稻种植保险均促进植保服务外包。前者为农户了解植保服务信息提供契机，直接促进农户外包。后者在制度信任对农户外包行为影响中起正向调节作用，有助于弥补供需双方信任基础不强缺陷，提高农户制度信任水平。最后，提出引导植保服务提供本地化、继续完善植保服务补贴、落实水稻种植保险政策赔付制度、完善植保服务契约尤其是保证服务质量条款的政策建议。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
胡红岩 任相亮 姜伟丽 马小艳 马亚杰 王丹 马艳
采用3WQF120-12型油动单旋翼植保无人机进行喷雾试验,探索植保无人机在棉花上喷洒的雾滴沉积分布规律。以吡虫啉(imidacloprid)和丁硫克百威(carbosulfan)为试验药剂,在2种施药量(常规剂量和减量20%)、2种喷雾量(12、15L/hm~2)条件下喷雾,以诱惑红水溶液为药剂沉积指示剂,采用雾滴测试卡检测雾滴沉积分布情况,并利用图像分析软件DepositScan分析雾滴沉积分布状况。试验结果显示:喷液量对吡虫啉在棉花冠层的雾滴沉积分布影响较大,90g/hm~2吡虫啉施药时,采用12、15L/hm~2的喷液量进行无人机喷雾,在棉花冠层的沉积量分别为99.64、128.04μg/cm~2;按照72g/hm~2剂量喷雾时,2种喷液量处理在棉花上的沉积量分别为75.09、101.32μg/cm~2。施药量影响丁硫克百威在棉花上的沉积,喷液量为12L/hm~2时,施药量为480、600g/hm~2的喷雾处理在棉花上的沉积量分别为613.92、801.59μg/cm~2;喷液量为15L/hm~2时,2种施药量处理在棉花上的沉积量分别为620.17、870.64μg/cm~2。雾滴沉积分布结果显示,15L/hm~2的喷雾处理在棉花叶片背面的雾滴沉积密度较大,为0.8~238.9个/cm~2;12L/hm~2的处理在叶片正面和背面的雾滴密度较小,分别为1.4~65.9、1.1~110.7个/cm~2;上述2种喷雾处理在棉花叶片正面的雾滴粒径较大,分别为83~441、113~418μm,而在棉花叶片背面的雾滴粒径较小,仅为72~242、102~252μm。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
臧英 吴海添 周志艳 臧禹 赵玲丽 周铭杰 吕子晨
随着中国农业信息化、智能化的发展,农业生产对植保无人机的作业质量越来越重视。植保无人机进行仿地定高飞行作业,是提升植保无人机作业质量的关键。回顾了多种传感器和多传感器信息融合技术的研究与应用的进展,概括和总结了超声波传感器、激光雷达、毫米波雷达、GNSS、气压传感器、视觉传感器和多传感器信息融合技术在定高飞行技术上的应用。并对上述传感器技术和仿地定高飞行控制方法进行了局限性分析,在此基础上,结合植保无人机作业场景的特点,提出对植保无人机仿地定高飞行进行区域划分,并提出姿态调整控制策略。通过对植保无人机仿地定高飞行的控制方法进行系统分析,探讨了适合植保无人机的适应性广、可靠性高且成本较低的测距方法及仿地控制方案,提出了多种传感器组合定位、人工智能场景识别定位、基于模型设计的高精度定高控制系统等解决方案,为植保无人机更好地实现精准作业提供有效的参考。
关键词：
植保无人机 仿地定高飞行 传感器 定位
[期刊] 农业技术经济
[作者]
郑适 陈茜苗 王志刚
本文通过构建农业生产模型,分析了农地规模、农业生产成本等因素对植保无人机技术采纳的影响,认为合作社有助于个体农户跨越农地规模限制,提高采纳水平。基于吉林省812份一手调研数据,回归结果显示,农户实际耕种面积、加入合作社等因素对认知和采纳水平有显著正向影响。本文在此基础上进一步估算,制约植保无人机技术采纳的规模门槛约为30亩。最后,本文建议发挥合作社在科技推广中的作用,跨越土地规模门槛,提高农户植保无人机采纳水平,从而缓解农村劳动力不足的压力等一系列问题。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
郭爽 兰玉彬 许童羽 陈春玲 于丰华 姚伟祥 马辉 孙慕君
作为智能农业的重要组成部分,植保无人机的使用大大提高了作业效率,但智能设备快速推广使用的同时也对环境产生了一定的风险及危害。为了实际检测植保无人机的喷施效果并评估施药风险,开展北方寒地玉米多旋翼植保无人机航空喷雾效果研究,着重对比3种不同施药量下雾滴在玉米冠层不同部位的沉积效果,同时就添加助剂对于雾滴沉积的影响效果进行分析。结果表明:自然风对雾滴沉积效果的影响程度要强于施药量的变化,尤其是当无人机使用孔口尺寸较小的常规压力喷头进行喷施作业时,若自然风风速较大会显著导致无人机有效沉积减少(p=0.045);在2m的喷施作业高度下,施药量为15L·hm~(-2)(1#、4#)和30L·hm~(-2)(2#)时雾滴沉积效果的差异并不是很大。只有当施药量增大为45L·hm~(-2)时,才可以在一定程度上增加喷施雾滴在玉米冠层间的沉积,但会导致雾滴的沉积均匀性变差以及沉积率降低,污染环境的风险也随之加大。研究还发现添加助剂会使航空喷施雾滴粒径显著增大,对于雾滴覆盖率和沉积密度的沉积分布效果也有一定影响作用,却并不显著。研究结果可以作为当前植保无人机施药作业的参考。
[期刊] 运筹与管理
[作者]
乐健驿 宋业新 陈洋
多舰载无人机协同对海上目标攻击的任务规划是有效提高无人机海上作战能力的关键技术之一。不同于陆基起降平台，舰载无人机的起降平台为复杂海洋环境下的移动平台。针对这一特点，考虑了舰载无人机起降场为存在时间窗口约束的移动起降场、完成任务所需空中时间以及生存威胁等各方面因素，以攻击收益最高、无人机损毁最小为目标建立了多目标任务规划模型，并给出了双种群优化算法对其进行求解。通过与经典的NSGA-2、SPEA2等多目标优化算法进行对比，仿真结果表明该方法是可行、有效的。
关键词：
舰载无人机 双种群优化算法 任务规划
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
闵文芳 江朝晖 李想 姜贯杨 饶元
为高效、精准、及时地获取农作物的空间分布及其面积,建立了基于无人机平台和图像分析的大田作物检测方法:采用小型四旋翼无人机搭载高性能数码相机获取作物图像后,通过图元分割和目视解译获得目标样本,提取其21维颜色特征和3维纹理特征,采用BP神经网络分类器和像素累加法进行作物种类识别和面积测量。试验结果表明,系统对小麦、油菜、蚕豆和大蒜的平均识别率达86%,面积测量的平均相对误差约为9.62%。
关键词：
无人机 图像处理 作物种类识别 面积测量
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
彭勇 张永辉 黎元钧
无人机具有飞行不受地形限制等优点而被应用于提升城市物流配送“最后一公里”效率实践，但无人机配送受到最大飞行时间及最大载重等限制。结合卡车与无人机配送特点，研究了一类考虑无人机辅助的卡车配送路径优化问题；考虑无人机最大飞行时间、最大载重和飞行速度等因素，以配送完成时间最短为目标建立混合整数规划模型；采用结合自适应K-means聚类搜索的混合变邻域搜索算法进行求解。基于Solomon Benchmark C101、R101、RC101构建算例，分析结果表明：嵌入简单启发式算法的混合变邻域搜索算法能够较好求解所提出的路径优化问题，并能提高物流配送服务时效性；无人机飞行速度受载重影响越小，飞行持续时间越长，越有利于缩短配送时间。
[期刊] 工业工程
[作者]
李妍峰 李佳 向婷
基于无人机配送优势，提出一类无人机与卡车分区域协同配送问题。考虑需求稀疏地区由无人机配送，需求密集地区由卡车与无人机协同配送的情形。由于无人机的载重能力较小，无人机访问的顾客需求允许被拆分。结合无人机与卡车的访问路径关系，以最小化运输成本和使用卡车的人力成本为目标建立混合整数规划模型，并设计一种改进变邻域搜索算法对问题进行求解。小规模算例的特性分析表明，运输成本对无人机的载重能力及单位运输成本敏感性较高。多个不同规模的算例测试表明，改进变邻域搜索算法能在较短时间内有效求解各规模算例，且算法稳定性较好。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
严炜 龙长江 李善军
为解决不规则区域内农用无人机植保作业问题,以农用无人机的总飞行距离和多余覆盖率为指标建立模型,将无人机的植保作业航向角作为优化目标,并考虑有障碍物下的情形,采用差分进化算法(different evolution algorithm,DE)与量子退火算法(quantum annealing algorithm,QA)融合的方法对应用模型进行求解,分析算法的执行过程并进行MATLAB仿真试验。结果显示:在设定的不含障碍物农田区域环境下,相较于未规划与差分进化算法规划情况,采用差分量子退火算法(differential evolution algorithm-quantum annealing,DEQA)时无人机总的飞行距离分别减少101.52、73.00 m,转弯路径分别减少43.02、43.10 m,多余覆盖率分别减少22.25%和12.79%;在设定的含障碍物农田区域环境下,相较于未规划与差分进化算法规划情况,采用差分量子退火算法时无人机总的飞行距离分别减少73.24、24.54 m,转弯路径分别减少52.50、12.72 m,多余覆盖率分别减少72.34%、23.52%,其余指标均有所下降。仿真结果表明,采用差分量子退火算法能够完成农田区域路径规划问题,可为农用无人机路径规划提供技术支持。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
唐灿 宗望远 黄小毛 罗承铭 李文成 王绍帅
针对含障碍物多田块条件下的多台农用无人机路径规划问题,研究提出一套完整的多无人机协同作业路径优化算法解决方案。以最小转移路径长度为作业优化目标,先基于多边形扫描填充算法计算出水平航向条件的初始覆盖作业航线,对航线间危险转移过程进行安全边界相交性测试,每单一田块分别采用凸多边形"最小跨度法"和非凸多边形"步进旋转法"优化作业航向。然后建立航线调度及航次规划数学模型,并基于Google OR-Tools开源优化软件套件进行求解。对比不同航线组合调度策略下的作业效果,以及考虑消耗品补给时的OR-Tools 5种优化搜索策略算法与无人机沿航向方向等面积划分算法的作业优化效果。针对4组假想田块和真实田块的算例仿真试验表明,该算法能够有效地实现多田块在满足各种约束条件下的多机协同路径规划,算法耗时70～552 s,相比于等面积划分算法,航线间转移路径总长度下降24.86%～47.10%。
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