（原標題：農(nóng)用無人機精準定位到厘米級）

極飛科技的植保無人機在田間噴灑農(nóng)藥。

日前，在央視紀錄片《超級工程》第三季的首播中，出現(xiàn)了一家廣州農(nóng)業(yè)無人機企業(yè)的身影———廣州極飛科技。近日，全球規(guī)模最大的一次植保無人機聯(lián)合作業(yè)在新疆落下帷幕，此次大規(guī)模作業(yè)被戲稱為“百團大戰(zhàn)”，前后動用了1251臺極飛P 20植保無人機，總飛行時間達到了3 .6萬余小時，為棉花和辣椒噴灑落葉劑作業(yè)面積超過200萬畝。紀錄片中記錄的正是這樣一群平均年齡不足25歲的“新農(nóng)民”，熟練操作無人機，在田間噴灑農(nóng)藥的一幕。

究竟是什么樣的無人機，能在夜晚都毫無障礙飛行于田地之間？什么樣的無人機，能讓經(jīng)過簡單培訓的“飛手”熟練掌握操控？近日，我們走進廣州極飛科技有限公司的研發(fā)中心，看看一架給中國“新農(nóng)民”打開科技大門的無人機究竟是怎么造成的。

精確到厘米的精準飛行

“以前都是人背著藥壺噴，大面積的地就是用拖拉機噴或是牽管子噴。這葵花比人都高，你噴的時候也可能噴到自己身上，這是很難受的。”紀錄片中，在新疆服務(wù)的農(nóng)業(yè)植保員艾海鵬說，無人機就解決了這些問題。

極飛P20無人機外形有點像只“大蜘蛛”，直徑超過1米，空載重量17公斤，可以低至農(nóng)作物上方1米以下。P20無人機不僅飛行精度達到厘米，而且實現(xiàn)了智能規(guī)劃航線、航線避障等功能。這意味著，如果需要，這架直徑超過1米的無人機，可以單獨圍繞一棵農(nóng)作物進行植保噴灑。

如何做到精準度如此之高的飛行？“精準定位只是極飛遇到的第一道難題。”極飛科技聯(lián)合創(chuàng)始人龔槚欽說，一般的無人機定位是采用G PS系統(tǒng)，這種定位模式的優(yōu)點是便宜，缺點是衛(wèi)星定位容易產(chǎn)生偏差。“如果你是航拍無人機，偏差個幾米可能沒有問題，可作為植保無人機，偏差幾厘米就可能噴灑到別人的地里去了。”

“2014年的時候，因為用的是G PS定位系統(tǒng)所以定位不夠精確，極飛在實地噴灑時沒少吃苦頭。 足球場 、 波浪田 形狀，我們都打出來過。”龔槚欽并不諱言曾經(jīng)的失敗。

所謂“足球場”就是給小麥打葉面肥時，因為無人機定位不準，前后兩次航線重合，造成噴灑區(qū)域交錯，打了兩道肥的區(qū)域顏色就會特別深，整塊區(qū)域看起來顏色深深淺淺好像足球場一樣。而“波浪田”就是給農(nóng)作物打生長素時，有些區(qū)域打到了，有些沒有，農(nóng)作物長得高高低低，好像波浪一樣。“那個時候沒少接到農(nóng)戶投訴。”

想要在植保市場站穩(wěn)腳跟，精準定位是第一步。為此極飛科技2016年推出P20植保無人機，采用了精準的G N SSR T K定位，隨后又不斷地更新改進。G N SSR T K定位技術(shù)為農(nóng)田測繪、無人機飛行提供厘米級的高精度定位，同時具有強大的抗磁干擾能力，保障無人機在高壓線、礦區(qū)等強磁干擾環(huán)境下也能穩(wěn)定飛行。

南都記者在無人機作業(yè)現(xiàn)場看到，在作業(yè)田地的空地上，農(nóng)業(yè)植保人員首先要架起一個基站，使用A 2終端藍牙連接設(shè)備，標記坐標點，手動輸入坐標信息。“在整個工作過程中，基站的位置不能移動，否則無人機飛行將偏離航線。”龔槚欽表示，建基站的成本遠超無人機本身，但網(wǎng)絡(luò)覆蓋才是提供精準服務(wù)的最重要一步。而且，隨著規(guī)模應(yīng)用及RT K技術(shù)成熟，成本已大幅下降，還有繼續(xù)下降空間。

從法拉利工廠學噴頭技術(shù)

極飛P20每小時的作業(yè)面積可以達到60畝。而每畝的噴灑藥量，僅需要800毫升，同時大大減少了農(nóng)藥的殘留，用水量更是減少90%。而要達到這種噴灑效果，與P20獨特的離心噴頭設(shè)計離不開關(guān)系，小小的一個噴頭，就凝結(jié)了30多項專利。

最開始，極飛使用的是最簡單的高壓噴頭。“它的優(yōu)點是便宜，制造工藝簡單。”但很快，實驗人員發(fā)現(xiàn)了它的缺點，“如果農(nóng)藥藥液稀釋得不均勻，顆粒很容易把噴頭堵住，從而炸裂。”龔槚欽說。

為解決這個問題，幾個創(chuàng)始人還專門跑去了法拉利汽車的歐洲工廠。法拉利工廠的部分噴漆環(huán)節(jié)使用的是納米氧化鋯陶瓷粉末，需要用到離心噴頭技術(shù)，將研磨好的小顆粒通過高速轉(zhuǎn)盤甩出，通過顆粒和空氣分子撞擊而自然霧化。

經(jīng)過兩年時間的不斷重復試驗，極飛終于自主研發(fā)出P20V 2的離心噴頭，它采用超低容量噴霧方式，可將農(nóng)藥霧化為100微米以下的小顆粒。農(nóng)藥霧粒在螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的下壓氣流作用下，能均勻地附著到作物葉面的正反面和莖部，讓農(nóng)藥的利用率達到85%。

可即便是這么精心設(shè)計的產(chǎn)品，在真正用在田地里時，還是發(fā)生了各種讓人意想不到的問題。“2014年我們第一版噴頭使用時，就打了個措手不及的敗仗。”廣州極飛科技有限公司工業(yè)設(shè)計部經(jīng)理肖錠鋒說，“當時我們是打催熟劑，又叫乙烯利，是個酸性藥劑，藥管是從電機中間穿過的，乙烯利會腐蝕掉軸承和電機，所以我們的無人機一個起落就要換一次噴頭，報廢的特別多。”

肖錠鋒回憶，當時農(nóng)保季節(jié)已經(jīng)全面展開，接到的訂單必須完成，公司只好大批量地生產(chǎn)噴頭，一箱一箱地往前線送。“最高峰一個禮拜就要送三百多只。”

正是從這種深刻教訓的實踐課上，極飛明白了，所有設(shè)計都必須以農(nóng)業(yè)的實際應(yīng)用為基礎(chǔ)。肖錠鋒說，這幾年極飛一直不停地對噴頭進行改進，隨著改進的深入，極飛對細節(jié)的要求越來越高。“比如說，最初我們對噴頭選用什么電機和如何固定進行考慮和設(shè)計，但現(xiàn)在我們需要考慮霧化的細膩度和噴頭的密封性。所以越往后，我們的產(chǎn)品設(shè)計方向定是從粗放的需求層面，往更加精準、更加人性化的方向發(fā)展。”

安裝天目“跨”障礙飛行

在《超級工程》的紀錄片中，極飛無人機甚至可以在晚上進行大面積作業(yè)。“為什么要晚上作業(yè)？因為白天溫度高，霧太細了，噴到作物上容易蒸發(fā)。如果刮風的話，我們這個藥液就會偏移，再就是殺蟲這塊，晚上蟲子比較活躍，我們把殺蟲劑打進地里面的話，蟲子死亡率高，效果比較好。”農(nóng)業(yè)植保員艾海鵬說。

作為飛手，怎么做到深夜里無障礙地操控無人機？原來，極飛無人機可以按照指定航線自動飛行，不需要人工操作。南都記者在現(xiàn)場看到，植保員在打藥前需要先繞著指定田地測量一圈，并標記出石堆、電線桿等障礙物，隨后，通過A 2智能手持終端設(shè)置飛行線路圖，設(shè)置好飛行時間、畝數(shù)等幾項簡單參數(shù)后，無人機就可以準備起飛了，操作全程只需要5分鐘左右。

在飛行過程中，并不需要人為干預。操作者在智能手持終端上就可以實時查看無人機的各項參數(shù)，包括實時風速、電池用量、已噴藥量、航線進度、飛行時間等數(shù)據(jù)。如果電池電力不夠，或者藥箱內(nèi)的藥物噴灑完畢，無人機都會自主飛回，這時候只需要換上新電池跟新藥箱，就可以繼續(xù)作業(yè)了。

“從全世界來說，極飛的自主飛行技術(shù)都是首屈一指的。”龔槚欽認為，極飛的全程自主飛行技術(shù)是最值得稱道的地方。極飛在每一架P20上都安裝了“飛行數(shù)據(jù)記錄傳輸模塊”(X FD T )，然后通過互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng)對接，可以實時監(jiān)控每架農(nóng)業(yè)無人機的運行狀態(tài)，實現(xiàn)統(tǒng)一登記和管理。農(nóng)業(yè)部門及相關(guān)監(jiān)管部門也能通過這個系統(tǒng)，獲取無人機在植保作業(yè)中的地塊信息、噴灑數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)和航線信息等，實現(xiàn)監(jiān)管。

無人機和智能手持終端還跟云平臺實時連通，所以，極飛的無人機起飛時，不需要再向空管部門備案，因為每一次起飛都在云平臺的監(jiān)控中，都是被監(jiān)管的。

為了實現(xiàn)飛行器的自主“避障”，極飛還最新推出了“天目”系統(tǒng)，“該系統(tǒng)可以識別20米外，半徑大于5cm的障礙物，航行作業(yè)時，飛行器可以自動停止，并且避讓過障礙物后，再自主飛行。”為了驗證“天目”的可靠性，極飛科技CEO彭斌甚至將自己當“障礙物”，進行實地測驗，“飛行器 看 到我之后，就停在離我1-2米遠的距離，然后再拐彎，避開我之后，繼續(xù)飛行。”

出品：南方都市報科學新聞工作室

主持：陳養(yǎng)凱

采寫：南都記者 尹來

攝影：南都記者 鐘銳鈞 實習生 翁思成