项目共同基础 · 建议学习 45–60 分钟
项目总览：从喷洒任务到喷洒结果
本章建立 AeroGuard 的问题定义、系统边界、核心术语和研究范围。完成本章后，再进入各自的工程、建模、产品或商业角色章节。
本章学习目标
- 区分三个对象飞行过程、喷洒过程与地面沉积分别对应不同数据和证据。
- 理解系统边界明确 AeroGuard 的研究对象，以及它与原厂飞控的责任边界。
- 建立共同语言掌握覆盖、沉积、漂移与风险的项目定义，并能说明其数据来源。
完成本章后，你应能够：用两分钟说明项目解决的问题、系统如何形成证据闭环，以及本人角色需要交付什么。
观察任务
同一条航线，是否一定产生相同的地面沉积？识别图中的目标覆盖区、偏移方向与边界外沉积，再进入第 1 节验证你的判断。1. 共同基础：植保无人机完成了哪些工作
植保无人机系统通常由任务规划、飞行控制、定位导航、地形跟随、药液输送和喷雾执行等部分组成。任务开始前，操作者建立地块边界和航线并配置高度、速度、喷幅与单位面积施药量；作业过程中，飞控根据定位与姿态传感器控制无人机沿预定路径运动，喷洒系统按设定状态输送药液。
航线完成度只能说明无人机是否经过预定空间，流量记录只能说明管路中有多少液体通过。液滴离开喷嘴后还会受到重力、空气阻力、环境风、旋翼下洗、蒸发和作物冠层等因素影响。因此，飞行轨迹、喷出药量和地面沉积属于三个不同的测量对象，不能相互替代。
| 对象 | 回答的问题 | 主要数据 | 不能直接证明 |
|---|---|---|---|
| 飞行过程 | 无人机在何时、何地、以何种姿态运动 | 位置、高度、速度、航向、姿态 | 药液是否均匀到达目标表面 |
| 喷洒过程 | 喷洒系统以何种状态输出液体 | 流量、压力、阀状态、喷嘴配置 | 液滴离开喷嘴后的运动与落点 |
| 喷洒结果 | 药液最终在空间和目标表面如何分布 | 沉积网格、覆盖、非目标沉积、实测样本 | 未测条件下的长期防治效果 |
2. 喷洒质量的工程定义
喷洒质量不是单一分数，而是一组针对目标区域、目标剂量和空间分布的可计算指标。任何指标都必须同时给出定义、单位、阈值、测量或计算方法及适用条件。
| 概念 | 本项目定义 | 典型表达 | 数据责任 |
|---|---|---|---|
| 沉积 Deposition | 单位面积或空间网格内到达并保留的液体量或归一化强度 | g/m²、mL/m² 或 0–1 相对值 | 模型预测与实验实测 |
| 覆盖 Coverage | 达到预设最低沉积阈值的目标区域占比 | %；必须附阈值 | 平台由沉积网格计算 |
| 均匀性 Uniformity | 目标区域内沉积值离散程度的统计描述 | 变异系数等固定指标 | 平台分析 |
| 漂移 Drift | 液滴在输送过程中偏离目标并形成非目标沉积的现象 | 中心偏移、分位距离、非目标比例 | 物理模型与实验验证 |
| 风险 Risk | 预测暴露与敏感对象、危害信息及不确定性共同形成的条件判断 | 分级状态及依据 | 平台规则；不得冒充物理量 |
术语约束
“喷过”表示执行器曾处于喷洒状态；“覆盖”表示目标网格达到预定义沉积阈值；“防治有效”还需要生物学效果数据。三者在报告中分别表达。
3. AeroGuard 系统边界与六层架构
AeroGuard 是独立于原厂飞控的喷洒结果研究与质量评价平台。V1 不写入飞控、不自动修改航线，基础实验使用清水或经批准的安全染色液，并在可控试验台上建立测量、预测、控制和验证闭环。
数据闭环
一次任务从配置开始：系统记录地块、目标剂量、喷嘴和实验条件；硬件随后采集带时间戳的数据；模型根据经过质量检查的输入生成沉积预测；平台将预测与边界和阈值叠加；实验测量提供独立比较；误差分析进入下一模型版本。报告中的每项结论均可沿该链路追溯到配置、模型版本和原始数据。
4. 研究问题与 V1 验证范围
项目研究以可检验问题组织，不以功能数量组织。V1 的目标是建立受控条件下的工程证据，再据此判断扩展到真实作业环境所需的后续研究。
| 研究问题 | 比较对象 | 主要响应变量 | 证据来源 |
|---|---|---|---|
| 风速与释放高度如何改变沉积中心和非目标沉积 | 不同风速×不同高度 | 中心偏移、边界外比例 | 滑轨横风实验 |
| 速度变化时，闭环流量控制能否提高单位面积剂量稳定性 | 固定控制与闭环控制 | 剂量误差、响应时间 | 运动喷洒实验 |
| 沉积模型在未参与标定的条件下具有何种误差 | 预测网格与实测网格 | MAE、偏差、空间重叠 | 独立验证集 |
| 用户能否根据看板识别异常并追溯依据 | 原始数据界面与任务化界面 | 判断正确率、完成时间、解释质量 | 可用性测试 |
V1 已定义能力
- 试验台传感采集与喷洒端控制
- 二维沉积预测接口
- 覆盖与非目标沉积分析
- 实时看板、回放和任务报告
- 模型误差与适用域记录
后续研究方向
- 真实旋翼下洗与复杂冠层
- 阵风、蒸发和多种药液性质
- 更多喷嘴与长期设备磨损
- 经授权的真实作业数据接入
- 法规与现场部署条件验证
5. 角色地图与学习路线
各角色具有独立责任，但共享同一套接口和证据。学生先完成本页共同基础，再进入本人主责章节，并至少阅读与本角色直接相邻的一个章节。
6. 全员共同交付物
共同交付物用于检查学生是否掌握系统关系，而非检查术语记忆。文件均注明作者、日期、版本和引用来源。
| 编号 | 共同交付物 | 最低内容 | 验收方式 |
|---|---|---|---|
| PRE-01 | 两分钟项目介绍 | 问题、对象、系统边界、技术链、验证方式与价值假设 | 脱离网页口头说明 |
| PRE-02 | 系统闭环图 | 六层架构、数据方向、控制方向、验证反馈和责任角色 | 从任一字段追溯完整链路 |
| PRE-03 | 角色接口表 | 本角色输入、输出、单位、格式、版本和异常处理 | 相邻角色交叉审查 |
| PRE-04 | 角色专业成果 | 按各章节任务提交图纸、矩阵、线框或商业画布 | 满足章节完成标准 |
共同基础自测
- 说明飞行轨迹、喷出药量和地面沉积为何属于不同对象。
- 给出覆盖率定义，并指出定义中必须包含的阈值。
- 从风速传感器开始，描述一个数据字段如何进入任务报告。
- 说明 AeroGuard V1 与原厂飞控之间的责任边界。
- 列出一个已定义研究问题的自变量、响应变量和验证方法。