Обзорный анализ БПЛА сельскохозяйственного назначения
Автор: Д. И. Ковалев, К. Д. Астанакулов
Журнал: Informatics. Economics. Management - Информатика. Экономика. Управление.
Статья в выпуске: 3 (4), 2024 года.
Бесплатный доступ
В статье представлен обзорный анализ типовых БПЛА распылительного типа, используемых как для мониторинга посевов, так и распыления пестицидов и удобрений в системе точного земледелия. Технологии применения таких БПЛА являются важнейшими компонентами комплексного подхода, направленного на увеличение урожайности многих сельскохозяйственных культур. Точное распыление пестицидов с помощью БПЛА позволяет эффективно решать одну из основных проблем, с которой сталкиваются сельхозпроизводители при выращивании сельскохозяйственных культур, — это борьба с вредителями и сорняками. Кратко излагается история развития и характеристики распылительных БПЛА, отмечается, что в последние годы Китай активно занимается разработкой и внедрением БПЛА для защиты урожая, развивая технологии точного земледелия. Рассматриваются типовые БПЛА производства КНР, на базе которых в настоящее время формируются беспилотные авиационные системы защиты растений, так как технологии по созданию и внедрению распылительных БПЛА существенно продвинулись в странах Азии, и гораздо медленнее принимаются на вооружение производителями в Северной Америке и Европе. Представлены результаты анализа и обсуждение типовых сельскохозяйственных дронов распылительного типа, таких как Fazer R, DJI MG-1P/MG-1P, CE20, DJI AGRAS T30, DroFarm D10 Plus, HY-B-16L, 3WQF120-12, а также возможности современных технологии роевого применения БПЛА в сельском хозяйстве. Представленный обзор позволяет выделить основные причины, по которым использование БПЛА для распыления пестицидов становится в настоящее время привлекательным для сельхозпроизводителей.
БПЛА сельскохозяйственного назначения, агродрон, распыление пестицидов, точное земледелие, беспилотные авиационные системы, транспортно-технологический цикл.
Короткий адрес: https://sciup.org/14131357
IDR: 14131357 | DOI: 10.47813/2782-5280-2024-3-4-0101-0127
Текст статьи Обзорный анализ БПЛА сельскохозяйственного назначения
В настоящее время БПЛА находят широкий спектр применения в различных секторах многих отраслей промышленности, в том числе, БПЛА активно применяются и в сельскохозяйственном секторе [1-6]. Применение БПЛА в сельском хозяйстве начинается от обследования и мониторинга полей и урожайности сельскохозяйственных культур и заканчивается операциями точного распыления пестицидов и семян на возделываемых полях [7-10]. Точное распыление пестицидов позволяет эффективно решать одну из основных проблем, с которой сталкиваются сельхозпроизводители при выращивании сельскохозяйственных культур, — это борьба с вредителями и сорняками. Они, как правило, повреждают урожай, что приводит к финансовым потерям, увеличению времени и усилий и в итоге к потере производительности сельскохозяйственного производства [11, 12]. Для уничтожения вредителей и сорняков используются гербициды и удобрения. Однако, по оценкам ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), ежегодно происходит более 1 миллиона случаев заражения пестицидами. [13]. У операторов наземных комплексов распыления пестицидов могут возникнуть тяжелые заболевания, гиперчувствительность и другие расстройства [14]. Кроме того, мониторинг посевов, а также необходимость распыления пестицидов и удобрений в системе точного земледелия являются важнейшими компонентами комплексного подхода к увеличению урожайности многих сельскохозяйственных культур.
Важным аспектом является то, что сельскохозяйственные БПЛА (агродроны), реализуя транспортно-технологические циклы [15-20], могут выполнять задачу быстро и точно, не создавая никакой опасности для здоровья людей [21]. Как правило, в сельскохозяйственном секторе, в основном используются автономные агродроны, которые принимают решения самостоятельно, осуществляя мониторинг окружающей среды и оперативно выполняя задачу, поставленную оператором. В контуре управления выделяется как наземный, так космический сегмент в зависимости от выбранной технологии управления БПЛА и организационных мероприятий по применению беспилотных авиационных систем (БАС) [22-25].
Распылительный БПЛА имеет резервуар для хранения жидких пестицидов и удобрений, форсунки, соединенные с резервуаром, и электрический нагнетательный насос для распыления пестицидов при обработке посевов [26-29]. Комплекс данного оборудования, включая резервуар для хранения жидкости, форсунки и нагнетательный насос работают либо под управлением оператора с использованием контроллера, либо автоматически по предварительно составленной программе выполнения команд для точного распыления пестицидов в местах, отмеченных на маршрутной карте.
История развития и характеристики распылительных БПЛА
История распылительных БПЛА начинается в 1985 году, когда корпорация Yamaha выпустила первый в мире сельскохозяйственный БПЛА модели Rmax, который предназначался для внесения пестицидов [30]. Данный агродрон представлял собой беспилотный вертолет среднего размера с грузоподъемностью до 5 кг. В этот период была разработана серия беспилотных вертолетов (KG-135, YH300 и AYH3 и т. д.) для распыления пестицидов над полями сельскохозяйственных культур. На рисунке 1
представлен БПЛА вертолетного типа Fazer R корпорации Yamaha, который отличается лучшим в своем классе максимальным объемом загрузки агрохимикатов (до 32 л), что позволяет опрыскивать площадь до 4 га² без повторной загрузки химикатов или дозаправки. Следует отметить, что в тот период вертолеты Yamaha были приняты в качестве исследовательской платформы многими странами, занимающимися разработкой и производством агродронов.

Рисунок 1. Внешний вид БПЛА вертолетного типа Fazer R, оснащенный баком емкостью 32 л (источник: .
Figure 1. External appearance of the Fazer R helicopter-type UAV, equipped with a 32-liter fuel tank (source: .
Однако в связи с решением корпорации о защите технологий экспорт вертолетов Yamaha в 2007 году был запрещен. Это способствовало тому, что в дальнейшем вертолеты по большей части были заменены на многороторные БПЛА, включая четырех, шести- и восьмироторные платформы. Именно они легли в основу наиболее широко используемых платформ БПЛА для сельскохозяйственных применений.
На рисунке 2 представлен DJI MG-1P/MG-1P RTK на базе контроллера полета DJI, который поддерживает 4 режима работы. Использование, в частности, режима A-B Route позволяет данному БПЛА летать по заранее запланированным маршрутам и осуществлять точное распыление пестицидов в определенных программой полета областях поля. Траектории полета можно планировать дистанционно.
В последние годы Китай активно занимается разработкой и внедрением БПЛА для защиты урожая, развивая технологии точного земледелия [31-34]. Следует отметить, что
технологии по созданию и внедрению распылительных БПЛА существенно продвинулись в странах Азии, но гораздо медленнее принимаются на вооружение производителями в Северной Америке и Европе [35, 36]. Это связано с тем, что беспилотные технологии, связанные с переносом и распылением пестицидов, считаются более опасными, чем широко представленные на рынке этих стран технологии дистанционного зондирования.

Рисунок 2. Агродрон DJI MG-1P/MG-1P RTK (источник: .
Figure 2. DJI MG-1P/MG-1P RTK agrodrone (source: .
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА И ОБСУЖДЕНИЕ ТИПОВЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ДРОНОВ РАСПЫЛИТЕЛЬНОГО ТИПА
Результаты анализа и обсуждение приведем для типовых БПЛА производства КНР, на базе которых в настоящее время формируются беспилотные авиационные системы защиты растений. Ранее уже отмечалось, что технологии по созданию и внедрению распылительных БПЛА существенно продвинулись в странах Азии (особенно в КНР) и гораздо медленнее данные беспилотные технологии развиваются производителями Северной Америки и Европы. Представлены результаты анализа и обсуждение типовых сельскохозяйственных дронов распылительного типа CE20, DJI AGRAS T30, DroFarm D10 Plus, HY-B-16L, 3WQF120-12, а также анализируются возможности современных технологии роевого применения БПЛА в сельском хозяйстве.
Агродрон CE20 в составе беспилотных авиационных систем защиты растений
В настоящее время в КНР на базе дрона CE20 формируются беспилотные авиационные системы защиты растений (Crop Protection Unmanned Aerial System -CPUAS) [4, 33]. Дрон CE20 (Wuxi Hanhe Aviation Technology Co., Ltd., Китай) показан на рисунке 1. Он представляет собой электрический одновинтовой БПЛА с кинематической системой глобального позиционирования в реальном времени (RTK-GPS). Это позволяет обеспечивать полностью автономный полет по маршрутам, запланированным с помощью мобильного приложения. Более того, CE20 оснащен системой визуального отслеживания распыления в режиме реального времени. Это позволяет оператору обеспечивать обратную связь в режиме реального времени через приложение на смартфоне или планшете. Поэтому опрыскиваемую площадь можно рассчитать одновременно с выполнением БПЛА последовательных операций транспортнотехнологического цикла, не прерывая работу агродрона. Кроме того, система GPS-слежения автоматически регулирует скорость выброса пестицидов в зависимости от скорости полета. Функция поддерживает равномерную норму расхода на единицу площади.

Рисунок 3. Агродрон CE20 (источник:
.
Figure 3. Agrodrone CE20 (source:
.
Основные технические параметры дрона следующие:
-
• размер дрона - 1880 mm × 618 mm × 758 mm;
-
• диаметр ротора - 2388 mm;
-
• емкость батареи - 28,000 mAh × 2;
-
• длина штанги опрыскивателя - 1442 mm;
-
• максимальная загрузка - 20 L;
-
• количество насадок – 2;
-
• тип насадок – Hydraulic;
-
• расположение сопел – 800 мм по обе стороны фюзеляжа;
-
• объем распыления - 2.0 L/min;
-
• ширина распыления - 3–5 m.
Экспериментально полученные характеристики, например, разброс капель во время экспериментального распыления, получены при использовании водочувствительной бумаги (WSP). Дрон предназначен для использования инсектицидов и фунгицидов высокой концентрации для опрыскивания с воздуха для борьбы с тлей, мучнистой росой и фитофторозом.
Сельскохозяйственный дрон DJI AGRAS T30
DJI AGRAS T30 является флагманским сельскохозяйственным дроном [37-39] с баком объёмом 30 л, масса полезной нагрузки — до 30 кг производительность при обработке посевов ядохимикатами и жидкими удобрениями — до 16,1 га/ч. Лучи трансформируются для полива фруктовых деревьев. Оснащён приёмником RTK, радаром кругового обзора и улучшенной системой визуального обнаружения. Возможна установка оборудования для разбрасывания семян и гранулированных удобрений.
Представленный на рисунке 4 сельскохозяйственный дрон DJI Agras T30 является одной из моделей-преемниц серии DJI AGRAS MG. В процессе совершенствования данной модели БПЛА разработчиками был учтен опыт предыдущего применения аппаратов и рекомендации и советы фермеров с целью усовершенствования модели. К преимуществам следует отнести наличие вместительного 30-литрового бака для транспортировки распыляющего средства. DJI Agras T30 оснащен сертифицированным по IP67 оборудованием, устойчивым к суровым климатическим и погодным условиям, а также высокопроизводительным двигателем, при управлении которым используются элементы искусственного интеллекта, поддерживающими 3D-операции. Это обеспечивает интеллектуальное и эффективное планирование маршрута полета.
Трансформируемая конструкция новейшего сельскохозяйственного дрона DJI упрощает настройку и сборку, а также ускоряет регулярные операции по техническому обслуживанию аппарата. Благодаря легким и прочным складным компонентам из углеродного волокна дрон может легко поместиться в пространстве, которое занимает на 80% меньше, чем его полный размер, что делает его удобным и простым в транспортировке.

Рисунок 4. Сельскохозяйственный дрон DJI Agras T30 (источник: . Figure 4. Agricultural drone DJI Agras T30 (source: .
Благодаря летным характеристикам и наличию 30-литрового бака DJI AGRAS T30 имеет увеличенную ширину распыления до 9 метров. Опрыскивающий дрон оснащен 16 соплами и 8 комплектами электромагнитных клапанов для равномерного распыления. Максимальная скоростью распыления составляет 8 л/мин. Это позволяет дрону опрыскивать до 16 гектаров в час.
Система распыления также оснащена инновационным электромагнитным расходомером, обеспечивающим более высокую точность и стабильность по сравнению с другими традиционными устройствами данного класса.
Для данного БПЛА доступны две дополнительных опции. Одна из них —это система распыления для садовых деревьев (работа с кроной растений), которая обеспечивает повышенный перенос пестицида через верхний слой кроны. Это повышает эффективность опрыскивания плодовых деревьев до 100%. Другая опция реализуется за счет наличия вращающегося дискового разбрасывателя, который позволяет обеспечить точную доставку до 30 кг семян, удобрений или любых гранул.
Очевидно, что DJI Agras T30 направлен на облегчение жизни фермеров и играет доминирующую роль в продвижении точного земледелия. Инновационные разработки при создании агродрона позволяют сделать рабочий процесс защиты растений более эффективным и интеллектуальным. На это направлена разработка соответствующего программного обеспечения, которое значительно упрощает выполнение транспортнотехнологических операций БПЛА и значительно повышает их эффективность.
Сельскохозяйственный БПЛА DroFarm D10 Plus
Сельскохозяйственный беспилотный летательный аппарат DroFarm D10 Plus предназначен для повышения производительности выполнения работ в сельскохозяйственном секторе (рисунок 5). Данный агродрон имеет точную систему позиционирования с RTK, автономный режим работы и легок в транспортировке благодаря складной конструкции. Безопасные функции полета обеспечиваются благодаря высокочувствительному радару. БПЛА DroFarm D10 Plus позволяет использовать цифровые сельскохозяйственные приложения с помощью своей интеллектуальной сельскохозяйственной платформы. Таким образом, сельскохозяйственные производители могут добиться значительных улучшений во многих областях своей деятельности, от автоматизированного выбора участка поля до его эффективной обработки.
Так как БПЛА оснащен усовершенствованным промышленным контроллером полета, то это позволяет достигать высокого уровня надежности его функционирования [40]. Бортовые алгоритмы управления оптимизированы для сельскохозяйственного использования и обеспечивают стабильный полет БПЛА даже при наличии эффекта турбулентности жидкостей в распылительном баке. Кроме того, многоверсионная избыточная конструкция автопилота включает в себя два компонента аппаратуры. Если один датчик выходит из строя, система автоматически переключается на другой датчик и продолжает безопасный полет.
Технологически оптимально в данном БПЛА размещены датчики отслеживания рельефа и датчики, которые могут обнаруживать препятствия. Отслеживание рельефа позволяет D10 Plus точно приближаться к объектам обработки на требуемой высоте и поддерживать постоянную высоту на всем участке обрабатываемого поля. Кроме того,
установленные датчики обеспечивают обнаружение пропущенных препятствий в плане полета, предотвращая возможные нештатные ситуации.
Высокоточная система RTK, обеспечивающая точность до нескольких сантиметров, позволяет осуществлять высокоточное распыление. Система также поддерживает точное картирование рельефа и обеспечивает повышенную надежность полета.
С целью повышения точности системы распыления D10 Plus предусмотрено ее оснащение датчиком потока, который не только определяет силу потока, но и состояние распыляемой жидкости. Для оптимального режима распыления регулируется интенсивность распыления как на прямых участка полета, так и при повороте БПЛА.

Рисунок 5. Сельскохозяйственный БПЛА DroFarm D10 Plus (источник: .
Figure 5. Agricultural UAV DroFarm D10 Plus (source: .
Данный агродрон имеет оптимизированную механическую структуру, так как D10 Plus разработан с использованием складных рычагов и пропеллеров, усилен герметичными уплотнениями для защиты электроники внутри корпуса БПЛА.
Контроллер D10 Plus имеет яркий 5,5-дюймовый дисплей, пригодный для работы даже при сильном солнечном свете. Благодаря встроенной системе планирования операций пользователи могут использовать контроллер для повышения эффективности работы.
Аккумулятор пульта дистанционного управления поддерживает до 3,5 часов работы, что позволяет ему работать в течение длительного времени.
Сельскохозяйственный БПЛА DroFarm D10 Plus использует интеллектуальную батарею емкостью 16000 мАч. Он может находиться в воздухе в течение 22 минут без нагрузки. На внешнюю часть аккумулятора нанесено высокопрочное защитное покрытие. Кроме того, кабели защищены специальной структурой для безопасности и долговечности. Благодаря передовой технологии аккумулятор защищен от перепадов температур, что увеличивает его срок службы.
Беспилотный вертолет однороторного типа HY-B-16L
БПЛА HY-B-16L представляет собой беспилотный вертолет однороторного типа, активно применяемый в Китае для защиты растений от сорняков и опрыскивания хлопчатника дефолиантами [31, 40]. Сельскохозяйственный опрыскиватель вертолетного типа HY-B имеет 16-литровый бак для пестицидов (мощность распыления - 100 мк/час). На одной зарядке батареи поддерживается распыление 16-литрового бака для пестицидов. Внешний вид агродрона семейства HY-B-15L представлен на рисунке 6.

Рисунок 6. Внешний вид агродрона семейства HY-B-16L.
Figure 6. External appearance of the HY-B-16L family agrodrone.
Базовые характеристики для данной модели агродронов HY-B-10L / HY-B-15L / HY-B-16L следующие.
-
• Тип: Беспилотный вертолет
-
• Шасси: Салазки
-
• Диаметр несущего винта (м): 2,143
-
• Диаметр хвостового винта (м): 0,35
-
• Общая длина (м): 2,53
-
• Длина фюзеляжа (м): 1,955
-
• Ширина (м): 0,455
-
• Высота (м): 0,625
-
• Максимальная взлетная масса (кг): 29,2
-
• Полезная нагрузка (л): 16
-
• Движущая сила: Электрический
-
• Источник питания: литиевая батарея 10 Ач при 44,4 В
-
• Крейсерская скорость (м/с): 3-8
-
• Максимальный срок службы (мин): 25-33
-
• Типичный рабочий ресурс (мин): 10-15
-
• Стандартная рабочая высота (м): 1-3
-
• Рабочая температура (°C): от 15 до 65
На данном агродроне были проведены испытания разработанного инновационного набора электростатических распылительных систем, которые применялись как на шестироторных, так и на однороторных БПЛА (HY-B-16L) для защиты растений. Система была установлена на распылительном БПЛА с целью защиты растений при проведении экспериментов в районах выращивания хлопка и риса в КНР (провинции Чанцзи, Синьцзине, Шихэцзы, Синьцзине и Ледуне, Хайнань). Результаты распыления гибридного селекционного регулятора роста риса и дефолиирующего хлопкового агента с помощью БПЛА HY-B-16L показали, что при выполнении операций на рисовых полях эффект электростатического распыления был на 20% выше, чем при нестатическом распылении, а также наблюдались отличия при распылении различных химикатов. При распылении дефолианта хлопка скорость покрытия капель увеличилась на 140%, эффективность дефолиации увеличилась на 12,22%, а скорость раскрытия коробочек хлопка увеличилась на 18,55%.
Таким образом, следует отметить, что в Китае было проведено большое количество полевых экспериментов для проверки фактической производительности электростатической распылительной системы на основе БПЛА HY-B-16L. В рамках испытаний были изучены давление в системе, высота и скорость полета и заряд капель, скорость ветра ротора и их влияние друг на друга. Китайские ученые также проделали большую работу, используя теоретическое моделирование распылительной системы, усовершенствование электростатической форсунки и оптимизацию химикатов. Что касается режима заряда капель, большинство исследований принимают индукционный режим заряда с высоким уровнем безопасности. Напряжение индуктивной зарядки обычно составляет от 2 кВ до 15 кВ, а методы изготовления и изоляции электродов легко реализуемы. Это является наиболее развитым методом электростатической зарядки капель в настоящее время. Однако необходимо обеспечивать абсолютную изоляцию распылительной системы в процессе зарядки, что предъявляет высокие требования к проектированию и безопасности систем.
Исследование технологии электростатического распыления на основе БПЛА HY-B-16L расширяет перспективы для исследования технологии электростатического распыления в беспилотной сельскохозяйственной авиации. Постоянное совершенствование технологии открывает новые возможности для применения систем воздушного электростатического распыления на коммерческих БПЛА для защиты растений в Китае. Однако, оценивая текущее состояние исследований, ряд авторов отмечает некоторые ключевые технические элементы БПЛА, которые нуждаются в дальнейшем совершенствовании.
Агродрон вертолетного типа 3WQF120-12
Агродрон вертолетного типа 3WQF120-12 является разработкой компании Quanfeng Aviation (Anyang Quanfeng Aviation Plant Protection Technology Co., Ltd.), которая была основана в 2012 году. Это Национальное высокотехнологичное предприятие КНР, которое развивает инновации в области сельскохозяйственной авиации и которое возглавляет Национальный альянс инноваций в области авиационных технологий защиты растений.
Внешний вид сельскохозяйственного дрона компании Quanfeng 3WQF120-12 представлен на рисунке 7. Это сельскохозяйственный дрон-опрыскиватель, максимальная полезная нагрузка которого составляет более 18 кг. Время выполнения одного транспортно-технологического цикла данного БПЛА составляет 10-15 минут.

Рисунок 7. Cельскохозяйственный дрон компании Quanfeng 3WQF120-12.
Figure 7. Quanfeng 3WQF120-12 agricultural drone.
В работе [32] представлен сравнительный анализ авиационной платформы на базе БПЛА типа 3WQ-120 с распылительной насадкой (LU120-02) (Anyang Quanfeng Biological Technology Co., Ltd. Китай). С помощью GPS точность высоты и скорости полета контролировалась в пределах 0,5 м и 0,3 м/с соответственно. Сравнение выполнялось с ранцевым электрическим опрыскивателем типа 3WBS-D-16A (Zhengzhou Rookie Agricultural Machinery Co., Ltd. Китай). Основные параметры БПЛА типа 3WQ-120 и опрыскивателя 3WBS-D-16A представлены в таблице.
Эксперимент проводился на пшеничных полях Технологического института Аньяна. Сорт пшеницы был AG0952. Экспериментальные поля представляли собой ровную местность, среднюю плодородность, влажную почву, а предыдущей культурой была кукуруза. Поля в течение всего периода роста обрабатывались местными фермерами.
В процессе экспериментов были изучены гербициды, распыляемые с помощью БПЛА для борьбы с сорняками на пшеничном поле. Были использованы различные гербициды и дозировки для изучения условий применения БПЛА. Можно отметить следующие основные выводы: 1) Распыление с помощью БПЛА было более эффективным, чем искусственное распыление. 2) Гербицид B2 оказал сильнейшее подавляющее действие на рост сорняков в условиях малых БПЛА. 3) Группа обработки A1B2C1 малым БПЛА была лучшей комбинацией в борьбе с сорняками. Кроме того, метод “серой” корреляции был впервые принят для анализа весов пяти индексов при применении БПЛА, что может легко предоставить нам основные факторы и показать хорошую оценочную способность. Рассмотренная работа [32] также указала на значительный потенциал применения малых БПЛА в будущем сельскохозяйственном производстве.
Технологии роевого применения БПЛА в сельском хозяйстве
Одиночное применение БПЛА характеризуется ограниченной продолжительностью полета и не позволяет выполнять весь комплекс задач точного земледелия на больших участках, занятых посевами сельскохозяйственных культур. При этом технология роевого применения БПЛА имеет существенный потенциал для увеличения коэффициента использования и эффективности БПЛА [40-45]. Отметим, что уже в 2019 году поставлен рекорд по количеству одновременно эксплуатируемых дронов (их количество составило 1 374). Этот рекорд был установлен корпорацией Ehang (, 21 мая 2019 года) для светового шоу в Сиане, Китай. Оценивая имеющийся уровень координации, контроля и управления БПЛА, можно легко спрогнозировать, как эта технология может использоваться в сельском хозяйстве.
Использование нескольких (5-20) сельскохозяйственных БПЛА для обработки полей позволяет существенно увеличить площадь опрыскиваемой поверхности в течение рабочего дня с учетом необходимости обеспечить требуемую автоматизацию и координацию летных операций, используемых в рое дронов. Такие системы в настоящее время уже существуют, но дальнейшее интенсивное их развитие в некоторых странах сдерживается из-за отсутствия законодательной базы и правил, связанных с применением БПЛА. Многие из правил включают необходимость или требования того, чтобы оператор постоянно контролировал БПЛА.
Как отмечает ряд авторов [46-48], момент, когда некорректная работа БПЛА наиболее вероятна, наступает, когда человек-оператор получает контроль или внезапно вмешивается в управление БПЛА. Это практически невозможно при роевом применении, так как возможности человеческого внимания ограничены, сам оператор часто подвержен отвлечениям, включая мобильную связь, появление новых объектов, попадающих в поле зрения, и наличие многих других факторов. Автономное функционирование нескольких БПЛА в рое на основе скоординированного программного управления обеспечит выполнение программы обработки поля с уровнем точности, превосходящим уровень любого человека-оператора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленный в статье анализ показывает, что традиционное распыление пестицидов с воздуха, которое ранее осуществлялось с помощью обычных самолетов с
фиксированным крылом или вертолетов с пилотом на борту, все больше заменяется на использование беспилотных авиационных систем [35]. Небольшие дистанционно пилотируемые БПЛА используются для внесения пестицидов по всему миру, особенно в Восточной Азии (в основном в Китае, Японии и Южной Корее). Например, еще по состоянию на март 2016 года в Японии было зарегистрировано около 2800 беспилотных вертолетов, которые обрабатывали более трети рисовых полей страны. Хотя рис является основной культурой, обрабатываемой распылительными агродронами в Японии, использование агродронов для обработки других культур, таких как пшеница, овес, соя и другие культуры, неуклонно растет. Согласно годовому отчету, 30% распыления пестицидов в Южной Корее выполняется с помощью сельскохозяйственных дронов.
В работе рассматривались типовые сельскохозяйственные БПЛА, производимые в КНР, так как в настоящее время Китай является крупнейшим пользователем агродронов различных типов, включая многороторные БПЛА. В 2020 году в КНР опрыскивающими дронами обрабатывалось 64 миллиона акров, с использованием технологии БАС на основе малых БПЛА. В следующем году площадь пахотных земель, обработанных дронами-опрыскивателями, увеличилась до 153 миллионов акров. Обработка посевов такими агродронами включает использование не только инсектицидов и фунгицидов, но также гербицидов и дефолиантов. Хотя использование дронов-распылителей в Китае началось в 2015 году, использование дронов для распыления пестицидов во всех других странах по состоянию на 2024 год составляет лишь небольшой процент от текущего использования дронов-распылителей в КНР. По данным Национального центра распространения и обслуживания агротехнологий (NATESC) в Китае в 2016 году насчитывалось около 4000 дронов для защиты посевов. В 2021 году их было уже более 120 тысяч при обработке пестицидами более чем 175,5 миллионов акров сельскохозяйственных угодий по всей стране. Отметим, что в этот период было подготовлено более 200 000 операторов сельскохозяйственных дронов.
Представленный обзор позволяет выделить основные причины, по которым использование агродронов для распыления пестицидов становится привлекательным для сельхозпроизводителей. Часто, рельеф или состояние почвы не позволяют использовать традиционные наземные опрыскиватели или обычные сельскохозяйственные самолеты. Также использование таких самолетов или вертолетов может быть недоступно заказчику из-за высокой стоимости обслуживания и содержания авиатехники. Отмечается, что дроны более эффективно распыляют пестициды на небольших полях неправильной формы. А также важно, что агродроны значительно снижают риск загрязнения почвы пестицидами.