農(nóng)民正在收集傳感器數(shù)據(jù)，以從預(yù)防性農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向預(yù)測性農(nóng)業(yè)。

從一開始，工業(yè)革命就以自動化生產(chǎn)過程為中心。現(xiàn)在我們已經(jīng)進入了工業(yè)4.0時代，大多數(shù)工業(yè)流程都以數(shù)據(jù)為中心，一般涉及數(shù)據(jù)操作五個步驟：收集、傳輸、存儲、分析，最后是展示。最后一步是讓人類參與其中，但數(shù)據(jù)也可以反饋到一些驅(qū)動設(shè)備，將過程帶入機器人領(lǐng)域。

過去兩個世紀以來，農(nóng)業(yè)也未能幸免于工業(yè)化，近年來，農(nóng)業(yè) 4.0 勢頭強勁。正如工業(yè)生產(chǎn)向數(shù)據(jù)管理過渡一樣，農(nóng)業(yè)現(xiàn)在也在走這條路。傳統(tǒng)上服務(wù)于工業(yè)領(lǐng)域的公司現(xiàn)在為農(nóng)業(yè)部門提供類似的以數(shù)據(jù)為中心的方法，我們甚至看到農(nóng)業(yè)設(shè)備制造商擴展到工業(yè)設(shè)備制造領(lǐng)域。盡管與傳統(tǒng)工業(yè)制造業(yè)相比，農(nóng)業(yè)通常具有非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的特征，但以數(shù)據(jù)為中心的新技術(shù)的多功能性正在幫助農(nóng)業(yè)成為一個以與汽車或航空航天相同的方式進行試點的行業(yè)。農(nóng)民像其他工程師一樣成為工程師。

這一切都始于 1990 年代高價值乳制品行業(yè)的第一臺自動化設(shè)備——主要是來自瑞典制造商利拉伐和荷蘭 Lely 等公司的擠奶機。與此同時，總部位于日本的 Satake 和總部位于瑞士的 Bühler 等公司開發(fā)了谷物，特別是大米的光學(xué)分選機。其中一些分揀技術(shù)最終再次用于高端農(nóng)產(chǎn)品，如葡萄園葡萄。法國南部的 Pellenc 開發(fā)了這種機器人設(shè)備，將農(nóng)民轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)科學(xué)家。

事實上，一旦新一代農(nóng)民實現(xiàn)自動化，他們就有機會更進一步，不僅被動地關(guān)注產(chǎn)量，而且主動采取行動提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。過去的小規(guī)模農(nóng)業(yè)經(jīng)營可以依靠農(nóng)民的眼睛和直覺來監(jiān)控日?；顒樱裉斓木薮筠r(nóng)業(yè)經(jīng)營不再依賴人類的感官。數(shù)據(jù)技術(shù)已成為引導(dǎo)農(nóng)場朝著正確方向發(fā)展的核心。無論是放牧、農(nóng)作物生產(chǎn)，還是葡萄酒等高端生產(chǎn)，數(shù)據(jù)都是農(nóng)業(yè)4.0的重點。

相機在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)管理的最佳示例之一是使用無人機監(jiān)測田地。總部位于巴黎的 Parrot 是該領(lǐng)域的關(guān)鍵參與者，這在很大程度上要歸功于其美國子公司 MicaSense。然而，這家法國公司在 1 月份宣布，它已同意以 2300 萬美元的價格將 MicaSense 出售給總部位于美國的數(shù)據(jù)收集、分析、航空成像服務(wù)和無人機公司 AgEagle Aerial。MicaSense 開發(fā)了一種使用不同波長計算歸一化差異植被指數(shù) （NDVI） 地圖的相機，這已成為監(jiān)測作物生長和發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域的公認方法?，F(xiàn)在最先進的方法是將 NDVI 地圖下載到拖拉機，從而調(diào)整輸送到田間的肥料。

美國聯(lián)邦航空管理局 （FAA） 最近報告稱，在美國注冊的 160 萬架無人機中，有 7% 用于農(nóng)業(yè)用途。這代表美國有超過 100，000 架活躍的農(nóng)業(yè)無人機。雖然只占整個商用無人機市場的一小部分，但農(nóng)業(yè)無人機領(lǐng)域已成為一個重要的創(chuàng)收現(xiàn)實。數(shù)據(jù)的收集越來越成為機器人的角色。無論是自動化谷倉、農(nóng)業(yè)無人機還是自動拖拉機，數(shù)據(jù)不再是新的石油；這是新作物。

IMU在農(nóng)業(yè)中的利用

智能農(nóng)業(yè)中使用的機器人主要分為兩大類：空中（無人機）和陸上（如拖拉機和收割機）。在這兩種情況下，機器人的功能都依賴于各種類型的傳感器。其中一項功能是用于導(dǎo)航和穩(wěn)定的慣性系統(tǒng)，它必須滿足高性能、可靠性和準確性的要求；低偏置漂移；低偏置不穩(wěn)定性；并且在溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的性能——所有這些都以可承受的價格——證明投資的合理性。

無人機可以（通過攝像頭）監(jiān)測農(nóng)田的健康和狀況，通常用于中小型農(nóng)田（《20 公頃）的施肥，作為更昂貴的飛機施肥解決方案的替代方案。將相機對準地面時，無人機導(dǎo)航和穩(wěn)定非常重要，因為有必要知道相機正在捕捉什么。在 10 米的高度，5° 的誤差會導(dǎo)致 80 厘米的誤差。

雖然 GPS 對于無人機導(dǎo)航可能足夠準確，但相機穩(wěn)定需要強大的慣性測量單元 （IMU） 解決方案。

用于農(nóng)業(yè)的陸基機器人車輛導(dǎo)航作物行，需要厘米級精度以避免損壞植物。這些機器中的大多數(shù)都具有精確的 GPS 系統(tǒng)，可以讓駕駛員知道車輛的位置并防止雙重受精或缺乏受精。然而，在機器人行駛的情況下，GPS 可能會受到限制，例如在樹下，信號可能會丟失。這就是需要 IMU 或姿態(tài)航向參考系統(tǒng) （AHRS） 解決方案的地方?；?a target="_blank">微機電系統(tǒng) （MEMS） 的 IMU 裝備精良，可滿足陸地應(yīng)用對高性能和低尺寸、重量、功耗和成本 （SWAP-C） 的要求。

審核編輯：郭婷