1911年，德國(guó)林務(wù)官阿爾福萊德齊梅爾曼在世界上首次利用有人駕駛的飛機(jī)噴灑液體和粉末農(nóng)藥，以防治森林病蟲害。1918年，美國(guó)第一次使用有人駕駛飛機(jī)噴施農(nóng)藥滅殺棉花蟲害。自此，有人駕駛的航空施藥拉開了歷史序幕。
近兩年來，越來越多的無人機(jī)“飛”入農(nóng)田，成為了農(nóng)業(yè)植保的新「神器」。作為導(dǎo)航定位系統(tǒng)，既是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行的關(guān)鍵，也是其進(jìn)行各項(xiàng)植保作業(yè)的基礎(chǔ)。
目前無人機(jī)大多采用基于GPS的組合導(dǎo)航技術(shù)，但GPS定位誤差帶來的「坑」早已在行業(yè)內(nèi)飽受詬病。在植保無人機(jī)中RTK將無人機(jī)定位精度從米級(jí)提升至厘米級(jí)，成為了無人機(jī)技術(shù)突破中的一匹「黑馬」。但近來有「磚家」提出質(zhì)疑，農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域真的需要使用比GPS定位更精準(zhǔn)、但價(jià)格不「親民」的RTK技術(shù)嗎？我們不妨來了解RTK在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
RTK(Real - time kinematic)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的英文簡(jiǎn)稱，我們使用的載波相位差分定位是一種廣泛應(yīng)用于高精度定位的成熟的相對(duì)定位技術(shù)。目的是為了消除或減小單點(diǎn)絕對(duì)定位中無法避免的定位誤差。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，能引起定位誤差的因素有多種，所有的這些都可以歸納為導(dǎo)航電磁波信號(hào)傳播過程和接收過程中時(shí)間的誤差，這些因素包括：測(cè)站站鐘誤差、衛(wèi)星星鐘誤差、電離層影響、對(duì)流層影響、太陽光壓、星歷誤差等多種因素；使用多個(gè)測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立觀測(cè)方程、然后對(duì)這些觀測(cè)方程求差處理就可以消除大部分公共誤差，從而可以解算出非常精確的定位信息，這就是差分相對(duì)定位的優(yōu)異之處。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中使用的RTK技術(shù)是一種兼顧實(shí)行性和高精度的方案，通過基準(zhǔn)站和飛機(jī)上安裝的導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)（移動(dòng)站）對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)同步接收，移動(dòng)站實(shí)時(shí)獲取基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)或者修正數(shù)據(jù)，經(jīng)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理得到定位信息，用于無人機(jī)導(dǎo)航。
RTK對(duì)于植保無人機(jī)的作用
在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域，大家都已經(jīng)知道它能為無人機(jī)提高定位精度，降低飛行誤差。 飛機(jī)在作業(yè)時(shí)獲取到的航線坐標(biāo)并不是一條直線，而是一個(gè)有寬度的區(qū)域，如果使用GPS定位進(jìn)行航線作業(yè)，則區(qū)域的寬度在0－10米的范圍內(nèi)，此時(shí)飛機(jī)實(shí)際飛行的軌跡將會(huì)是一條歪歪扭扭的曲線，并且每一次飛行的曲線都不一致，很有可能會(huì)導(dǎo)致重噴、漏噴，且無法杜絕。
而使用RTK技術(shù)時(shí)，航線將是一個(gè)0-10厘米寬度的區(qū)域，與GPS相比，RTK基本等于是直線飛行，彎曲的幅度很小，因此噴灑的效果將更均勻可控。 在一些壟間距較大的田間作業(yè)時(shí)，如發(fā)生的偏移較大，甚至可能產(chǎn)生作物本身大部分漏噴和土地污染等次生危害，總而言之，RTK通過大幅提高定位精度來拓寬GPS定位技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。 在未來的農(nóng)田里，RTK也會(huì)有更多產(chǎn)生作用的地方。它將融入作物生長(zhǎng)的每一個(gè)階段，幫助我們實(shí)時(shí)獲取農(nóng)田中任意位置的時(shí)間和空間信息，再搭配對(duì)應(yīng)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定點(diǎn)、定量的農(nóng)藥化肥投放，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。除了植保作業(yè)外，高精度的實(shí)時(shí)定位還可以協(xié)助農(nóng)村土地測(cè)量、確權(quán)和提供其他農(nóng)田中的無人自動(dòng)化設(shè)備高精度導(dǎo)航與數(shù)據(jù)服務(wù)。
在植保無人機(jī)使用RTK技術(shù)有哪些問題？
1、基站的位置和它與移動(dòng)站的距離會(huì)對(duì)RTK的定位精度產(chǎn)生直接影響?；鶞?zhǔn)站應(yīng)盡量架設(shè)在開闊的地帶，太陽能直射到的地方。盡量遠(yuǎn)離高大的建筑物以及水面。
2、RTK技術(shù)的本身，是依賴于GPS衛(wèi)星信號(hào)定位的，它定位時(shí)需要至少四顆以上衛(wèi)星的載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)，一般開闊的室外區(qū)域基本都能滿足要求，基準(zhǔn)站的初始化需要較強(qiáng)的衛(wèi)星信號(hào)?；鶞?zhǔn)站和觀測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離光滑的地面、水面、鹽堿灘、玻璃幕墻等可以產(chǎn)生強(qiáng)烈反射信號(hào)的地方，接收機(jī)天線應(yīng)該具備較強(qiáng)的多徑抑制能力。太陽活動(dòng)（黑子、耀斑、太陽風(fēng)）會(huì)對(duì)電離層造成難以計(jì)算的影響也會(huì)影響定位精度。
3、RTK價(jià)格偏高，真的值得消費(fèi)者掏錢買單嗎？
的確，RTK由于技術(shù)門檻高，價(jià)格并不「親民」，市面上一套優(yōu)質(zhì)RTK系統(tǒng)的價(jià)格可能相當(dāng)于一臺(tái)植保無人機(jī)了。但是，僅僅因?yàn)閮r(jià)格偏高，就足以成為拒絕使用新技術(shù)的理由嗎？
七八十年代，電腦剛在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)時(shí)，也是大幾千甚至上萬的「天價(jià)」。使用電腦的第一批用戶中，很多利用這一新工具，發(fā)現(xiàn)了更多創(chuàng)造更大價(jià)值的機(jī)會(huì)。一臺(tái)大型的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，價(jià)格可達(dá)幾十萬甚至上百萬，但農(nóng)業(yè)機(jī)械化的第一批踐行者，因?yàn)樽羁斓刈呱狭司珳?zhǔn)、高效生產(chǎn)之路，從而最早實(shí)現(xiàn)了發(fā)家致富。
有時(shí)候，價(jià)格不是問題，關(guān)鍵在于你買的產(chǎn)品能否給你帶來相應(yīng)的價(jià)值回報(bào)。聰明的消費(fèi)者，不如拿出賬本好好算一算，一臺(tái)新設(shè)備的使用，能在多大程度上提高作業(yè)效率，能為你節(jié)省多少生產(chǎn)成本。
農(nóng)業(yè)植保服務(wù)的成本主要包括人工成本和設(shè)備成本。使用普通GPS的植保機(jī)，由于無法實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)的高精度飛行，需要三名操作人員，包括飛手、安全員和地勤，缺一不可。而一套裝有高精度RTK系統(tǒng)的植保機(jī)，只需一名操作人員即可完成全套作業(yè)，人工成本降低至過去的三分之一。
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