农业无人机指应用于农业场景的工业无人机，工业无人机执行任务不仅要靠机体本身，还需一系列控制其空中飞行状态、接收指令、完成任务的软硬件设备，行业内通常称之为无人机系统。根据《民用无人机驾驶员管理规定》，无人机系统是指无人机以及与其相关的遥控站（台）、任务载荷和控制链路等组成的系统，根据《轻小型民用无人机系统运行暂行规定》，无人机系统是指由无人机、相关控制站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。由此可见，无人机系统不仅包含了航空器本身，还包括了无人机完成任务所需的载荷、地面控制设备、接收指令/回传数据的通信链路系统，以及动力系统等。其中，飞行器系统、任务载荷系统、通信链路系统与地面保障系统是四大核心系统。

飞行器系统包括机体、动力系统、飞行控制与管理设备飞行控制系统（简称飞控系统）等。飞控系统主要由传感器、控制计算机、导航设备、执行设备等构成，主要控制无人机的飞行计划，以及飞行的姿态、高度、速度、时间等，是确保无人机完成起飞、飞行、任务执行、返场回收的关键，相当于无人机的“大脑”，决定了飞行的稳定性。动力系统为无人机提供动力能源，带动无人机飞行，相当于无人机的“心脏”，决定了无人机的续航及负载能力。

任务载荷系统是指用来执行各种任务的设备，是工业无人机实现作业要求的重要组成部分。常见的机载设备包括光学相机、激光雷达、热像仪、灭火设备等，根据不同的工业应用场景，无人机搭载的任务载荷也不一样。例如，在农林植保场景下，农药喷洒设备是必备的载荷；成像仪/激光雷达等探测设备是执行电力巡检任务的关键。

通信链路系统，又称为数据链，是飞行器与地面系统联系的纽带。数据链负责无人机的操控、跟踪定位、数据传输及传感器传输等任务。按照传输方向，数据链可分为上行链路和下行链路。上行链路完成地面站到无人机控制指令的接收，如将地面的载荷工作指令传送给无人机。下行链路主要将无人机收集到的信息实时传回地面，如传送无人机的飞行情况、图像数据到地面。

地面任务控制系统，又称为地面站，是操作员对无人机进行指挥控制的关键。地面站主要由遥控器、通信链路模块、图像显示设备、工程控制计算机等设备组成。地面站主要完成对无人机飞行状态、载荷状态和工作状态的进行实时监控管理，并能够显示、记录飞行与载荷参数信息。

按飞行平台构型，农业无人机可以分为固定翼无人机、无人直升机和旋翼无人机3类及其相关变种。

固定翼无人机是将螺旋桨或者喷气式发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，并以固定机翼与空气的相对运动产生升力的无人机。优势有航程远、载重大、飞行速度快、续航长、飞行高度高；劣势有需要滑行跑道、无法悬停拍摄、操作相对复杂；适用于粮食估产、作物种类识别、大范围航拍。

旋翼无人机是由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的反作用而获得升力的无人机，其中，具有三个及以上旋翼的无人机又被称为多旋翼无人机。相比其他机型而言，旋翼无人机在农业中应用更为广泛。旋翼无人机的优势有可垂直起降、空中悬停、操作简单、价格便宜；劣势有航程短、载重小、飞行速度慢、续航短、飞行高度低、抗恶劣天气能力较差；适用场景有粮食估产、作物种类识别、作物长势监测、农药喷施、小范围航拍。

无人直升机是由动力驱动的旋翼提供主要升力和推进力来源的无人机，旋翼较大。无人直升机的优势有飞行稳定、抗风性好、速度快，载重大、航时长，可垂直起降、可空中悬停；劣势有故障率高、价格高、维护费用高、操作难度大、噪音大；适用场景有施药、作物辅助授粉、大范围航拍。

1.探索期（1950s） 20世纪50年代，国内开展航空施药技术的研究和应用。中国农用航空开始发展，运用的主要机型又“Y-5B(D)”、“Y-ll”、“蓝鹰AD200N”、“蜜蜂3型”、“海燕650B”等固定翼有人驾驶机型。

2.研发期（1990s） 20世纪90年代我国研发生产专为超轻型飞机配套设计的3WQF型农药喷洒设备，广泛运用于水稻、小麦、棉花等大田作物的病虫害防治、化学除草、草原灭蝗、森林害虫防治等方面。1995年由北京科源轻型飞机实业有限公司生产的蓝鹰AD200N型飞机主要用于农田、林带病虫害防治、卫生防疫及净化水源等。

3.推广初期（2000年） 北京必威易创基科技有限公司从日本进口雅马哈植保无人机用于农药喷洒，是我国首个应用植保无人机的农业服务公司。2005年，在我国十一五期间，国家“863”计划“新型施药技术与农用药械”立项研发植保无人机，农业部南京农机化所等开始正式探索植保无人机航空施药技术与装备研发。

4.发展初期（2010年） 2010年，无锡汉和航空技术有限公司生产的国内首款商用油动单旋翼植保无人机在市场首次亮相，开启了中国植保无人机商业化的第一步。2012年中国农业大学与珠海银通公司合作研发出世界上第一款多旋翼电动植保无人机。至2012年，我国植保无人机已成类成型，按结构主要分为单旋翼和多旋翼两种，按动力系统可分为电池动力与燃油动力两种。

5.迅速发展期（2014年至今） 由于农机补贴等相关政策的大力支持，中国植保无人机市场涌入越来越多的参与者，2015年，大疆创新推出MG-1型电动多旋翼植保无人机，正式进入农业无人机市场。到2020年全国农业无人机厂家已达200多家，2020年，我国植保无人机数量达到10万台，形成了以极飞科技、大疆创新为主要玩家的市场格局。

中国农业无人机行业产业链上游为硬件供应商、软件供应商和设计测试商，为中游农业植保无人机品牌商提供产品配件、软件系统、总体设计与集成测试服务。中游为各大农业植保无人机品牌商，负责产品销售、培训、保险、金融、植保等一系列产品相关服务。下游为植保服务团队、经销商和农业生产经营者， 随着政府利好政策的持续推动，农业生产活动对自动化农业无人机设备需求进一步增高。

目前，农业无人机的主要应用场景还是集中在植后管理环节的打药作业上。目前无人机播种与追肥等落地场景仍然在实验中。

随着无人机植保的逐渐普及，以及无人机与农业科技的技术进步，未来农业无人机的应用场景拓展潜力巨大。随着技术进步，未来无人机可以在更多的应用场景中发挥作用，在农业生产过程中充当更多角色，增大市场潜力。同时，农业无人机在植后管理中的相对优势已经得到了实践的认可，预期无人机在农业生产中的渗透率与用户认可度也会逐渐上升。

例如，使用光谱图像来指导农田病虫害防治是一个新兴的方向。同时，农业无人机也在一些作物的播种作业种展示出了一定的优势，使得播种也成为了一个未来可拓展的应用场景。另外，在使用需求量较小的液体肥的追肥工作中农业无人机也展示出了一定优势。

由于作业环境复杂且极易造成对农作物的破坏，长期以来，植后管理环节都不得不依靠大量人工劳作。也正因此，在耕种管收四大环节中，植后管理这一环节的机械化率在耕种管收四大环节中是最低的，仅有8.4%。相比之下，机械化渗透率相对较高的耕作，播种，收割环节都已经形成了千亿与百亿级市场规模。受制于宏观产业发展，农业生产机械化过程中的短板-植后管理开始引起了重视，科研力量开始向这一领域进发。随着植后管理机械化率的提升，这一环节也有望达到千亿级市场规模。

随着中国农业机械化程度的不断提高及相关的技术于近年不断发展，再加上人口不断从第一产业中不断流出所产生的劳动力短缺的压力，智能化农机，无人化农业作业从一个先进概念逐渐映射进入现实，成为行业发展的大趋势，并得到了国家政策与资本投资的双重支持。原先对人力劳动依赖程度最强的植后管理环节农机在短短几年内成为了智能化率最高的环节，并将会随着对人工的替代而继续快速增长。同时，这一环节机械化率的上升也会促进行业的发展。

植保无人机这一新型农机出现，极大的提高的植保作业的效率，乃至迅速在植后管理农机中占据了可观的比例，使得整个植后管理机械市场规模出现了快速增长。随着植保无人机技术的不断发展与智能农业行业的不断发展，可以预见植后管理环节的机械化率与智能化率都会快速上升。因此可以认为，在可预见的未来内智能植保无人机市场规模会快速扩张，逐渐扩大至与其它环节农业机械同等水平，达到百亿甚至千亿级别。

目前，中国农业无人机应用主要集中在长势监测、产量估测、氮素营养诊断、病虫害监测和田间管理五个场景。

长势监测。农业无人机可以通过搭载高端设备的方式对作物生长的状况与趋势进行监测。目前，无人机多搭载高清数码相机和光谱传感器，并基于检测数据信息对检测地区构建指标，常用的衡量指标包括叶面积指数、生物量、株高等。例如：通过无人机搭载高清数码相机，可以监测小麦育种小区，反映小麦株高等成长状况；在无人机上搭载光谱传感器，可以更好地获得浓缩物的高光谱信息，并以农作物的高光谱信息作为依据来构建当地的光伏指标，反映出棉花叶片面积等生长态势。

产量估测。通过使用无人机遥感技术，可以凭借其空间分辨率以及机动灵活的特点来获取农作物光谱信息，实现对地块尺度产量的精准估测，尤其适用于小尺度田块的估产工作。以便更好地对产量进行预测。例如，可以使用八旋翼无人机搭载多光谱相机，进而获得农作物光谱信息，通过计算多种常用的光谱指数，搭建产量预测模型，对农作物产量进行预估。

氮素营养诊断。氮元素作为农作物生长的重要营养素之一，能够帮助作物进行光合作用，提高产量。在氮素不足的情况下，需要人工对农田施加氮肥提高氮素含量。农业无人机遥感的空间分辨率较高，能够实现田间作物氮素营养状况精细填图，以达成氮肥精准管理。利用无人机搭载成像光谱仪，能够获取农作物氮素光谱指数，推算农作物各个生长期的全氮含量信息。

病虫害监测。据联合国粮农组织估计，世界粮食产量常年因病害损失14%，虫害损失10%。农作物病虫害从小范围发生到爆发或流行受到诸多因素的影响，主要包括气候特点、作物品种、种植习惯及防治情况等。因此，基于无人机遥感机动、灵活的特征，对作物病、虫情发生程度及范围进行及时探测，开展有效防治，对于减少粮食产量损失具有重要意义。通过无人机搭载光谱传感器、数码相机，并对光谱影像和图象进行识别，能够有效检测出农作物各个部位病症的特征及阶段，并判断病症对农作物的影响程度。

田间管理。田间管理包括播种、施药、施肥等一系列针对农作物情况进行管理的操作，将无人机应用于作物田间管理，能够提高生产效率、减少农事活动过程对作物生长的扰动，并减轻对操作人员的伤害。在施药方面，无人机喷施农药优于人工喷施，成本低，效益高。此外，农田农作物的长势、情况并不均一，田间管理模式需要走向精细化管理。无人机田间管理系统能够根据不同的灾情，对农田进行变量施肥、施药，达到对灾情的精准防治，同时，减轻过量药剂、肥料对环境和植株的伤害；还能够根据农作物个体的水分、营养含量，对农田进行变量灌溉和施肥，以减少成本，提高效率。

1.初期：无人机研发+整机销售

早期无人机厂家以无人机整机的研发、制造和销售为主要经营模式，企业多为智力密集型企业，拥有无人机自主研发与技术人才团队，无人机多销售给经销商和农业生产经营者。

2.发展期：无人机整机+植保服务

无人机企业开始打造“整机+植保服务”的商业模式，发展加盟店和直营店，形成规模化优推广行农业无人机植保服务，不仅提供无人机的销售以及售后培训服务，同时通过飞防大队为农业种植户提供专业植保服务。

3.现在&未来：智慧农业：无人机销售+植保+农业大数据

现今商业模式趋向于通过技术赋能产业，打造以植保无人机为技术手段，大数据平台为分析方法的智慧农业一体化解决方案，通过挖掘“设备+信息+服务”的循环价值，打造智慧农业生态闭环，实现科技推动农业发展。

1.农村劳动力向城市转移，农林作业面临着改革

近五年来，全国耕地面积基本保持不变，约为20.2亿亩。根据国家统计局数据显示，中国城镇化率从2015年的56.1%提升至2019年的60.6%。农村人口持续向城市转移，导致农村劳动力短缺，农村用人成本提高。中国农村人口老龄化程度从2010年起呈增长趋势，中国老龄化和农村老龄化问题日益严峻，提升城镇化率及推进城镇化转型是国家坚持的长远规划，因此农村劳动人口面临急缺的现象。传统的依靠大量人力耕作的模式已经无法满足农业需求，中国对低成本、高效率的耕作模式需求迫切。

2.政策鼓励机械化农业发展，无人机应用比例增大

《农机装备发展行动方案（2016-2025）》、《2018年推进农业机械化全程全面发展重点技术推广行动方案》等政策相继出台，明确表示大力推动高效农业机械化技术发展，提升我国现代农业生产水平。2018年3月，农业部办公厅、财政部办公厅发布了《关于做好2018-2020年农机新产品购置补贴试点工作的通知》，表明将继续开展农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点。2018年12月，国务院发布了《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》，明确要求以科技创新、机制创新、政策创新为动力，补短板、强弱项、促协调，推动农机装备产业向高质量发展转型，推动农业机械化向全程全面高质高效升级。

3.农业无人机比传统农业作业优势显著。

（1）节省资源：无人机低量喷雾不但可以节省20-40%的农药，重要的是相比人工操作，无人机还可节省90%的水，大大节约水资源。 （2）提高效率：与纯手工喷洒相比，农业无人机洒药平均每亩仅需2分钟，每天可完成喷洒300亩，而人工每人每天仅能完成10亩，喷洒效率提升近30倍，进一步释放劳动力。 （3）实时监测：无人机可以用来制作显示精确的作物生长情况时间序列动画，用于显示作物精准的生长过程，更好地管理作物。 （4）操作便捷：与载人飞机喷洒相比，遥控无人机的培训则要简单很多，通常只需要10-15天的学习便可掌握，易于操作。 （5）安全性高：无人机喷药相比人工喷药极大减少了人员与农药的接触，大大降低中毒可能。

1.产业链朝纵向深，配套服务加速落地

目前，农业无人机行业的发展重点在于整机的研发制造及相关的飞行服务，因此更多的玩家选择在产业链的中游发力。随着农业无人机应用的普及， 配套服务将成为未来的挖掘重点，农业大数据、农业物联网、智慧农业解决方案等市场的空间也会逐步打开。随着无人机数量的增加，传统的售后模式将难以应对客户的需求。未来将会有越来越多的企业专注售后服务、培训环节，售后服务市场存在较大增长潜力。技术支持：5G技术广泛应用，提升无人机精准度。

2.企业横向拓展产业链，行业诞生更多新业态

与传统农业机械行业不同，农业无人机设备属于高新技术产业，融合了自动控制技术、空气动力学、通信、人工智能等多种高精尖技术，通过赋能农业生产流通环节，将技术与产业有机融合，从而应用在播种、病虫治理、农药播散、农业数据收集等多个下游场景。未来，行业玩家将会进一步向专业数据服务商的方向发展。无人机作为空中的大数据入口，可针对性地采集、传输、存储各个行业应用领域的数据,优化并持续提升行业效率。无人机厂商将重点挖掘数据价值，为下游行业客户提供精准、专业的数据解决方案。

3.下游应用场景更加丰富，无人机技术应用多元化

未来随着无人机技术的不断发展，无人机在农作物长势监测、产量估测、氮素营养诊断、病虫害监测、田间管理等现有场景的应用将被进一步挖掘，更多的传统作业方式有望被颠覆与替代，进一步推进传统行业变革。在5G的技术支持下，由于现有带宽限制无法渗透的市场将被孵化出来，如无人机超高清直播，甚至可满足无人机VR直播、无人机测4K巡检等大带宽场景，这将助力农业无人机产业发展新局面。

4.任务载荷国产化，研发能力自主化

国内工业无人机厂家对海外较为依赖，无人机价格亦受制于任务载荷的价格。任务载荷是工业无人机不可或缺的一部分，部分国内的头部玩家已经意识到自主研发的重要性，发力任务载荷国产化，降低成本。例如，成都纵横正在研发相机、光电吊舱、机载雷达等产品，逐步补充公司在任务载荷方面的能力。

1.欠缺标准规范 目前，农业无人机行业仍处于早期发展阶段，农业无人机在国家标准、行业规范、作业标准等方面还存在很多不足，导致一些低端、劣质产品出现在市场上，以价格战扰乱市场秩序，损害了行业的整体利益及消费者利益。相较于其他垂直行业，农业市场的信息化程度低，信息平台管理不规范。因此，相关主管部门、行业组织及骨干企业应该加强合作，加快推进质量标准、作业规范、防效评价与环评标准等标准体系建设，从而维护植保无人机产业可持续发展。

2.综合成本较高 农业无人机的售价普遍在上万元范围，除去产品本身，无人机还存在配套服务、载荷设备、维护维修等成本，对普通农户来说，总成本较为高昂。为了解决这一痛点，持续推动农业无人机规模化普及，打开更加广阔的市场，就必须继续通过研发创新及营销体制优化等举措，来实现价格的良性下调，降低植保无人机入门门槛，提高投入产出比，让更多农业人可以享受到自动化、智能化的益处。

3.专业人才不足 从事无人机植保，不仅需要掌握无人机操作技能，还需要了解相关法规、熟知农业知识、懂得农药配给以及简单的故障维修等，这无疑是不小的挑战。我国留守在农村的农业从业人员整体文化水平偏低,农村高素质人力资本流失严重,智慧农业建设发展的内生动力严重不足,且在我国农村本土化发展缓慢。农业科研体系的完善水平和农业科技的推广能力不足制约着我国智慧农业建设发展的科技水平。因此，农业无人机行业，需要继续推进人才培养体系建设，从实际情况出发，借助各类平台、集聚行业力量，培训、培养更多符合要求的专业人才，满足农业无人机行业持续发展的切实需求。

4.地形地势阻碍 目前，农业无人机的主要作业区域基本集中在东北、新疆以及华北平原等地区，其在平坦地形和集中式农业区的效率得到了广泛认可。2020年，随着南方、西南地区等市场加速扩张，农业无人机势必在面对更多丘陵、山地、丛林等地势地形挑战，这无疑给农业无人机作业带来了很多难度。为此，无人机制造商应当根据市场需求的差异，研制更加适合山地、丘陵等不规则地势的农业无人机产品。

美国：美国是农业航空应用技术最成熟的国家之一，具有完备的农业航空产业体系。据统计，全美目前在用农用飞机有4000多架，以有人驾驶固定翼飞机为主，年处理50%以上的耕地面积，65%以上的化学农药采用飞机喷洒。 美国农业航空产业受到政府的大力支持，美国政府投入大量资金以推动农业航空植保领域技术研发水平。美国早在1970s研发喷施作业技术的优化模型，通过输入药液、机型等参数，精准预测喷施作业模式，实现精准作业。

日本：日本是全球植保无人机应用最广的国家之一,早在1990年，日本山叶公司推出世界第一架用于喷洒农药的无人机，是最早将微小型农用无人机用于农业生产的国家之一，无人机保有量超过2500架。日本农业无人机作业面积在2013年已达到104.7万公顷，占比超过50%，主要作物以水稻为主。 日本无人机机型以油动单旋翼为主，市场基本形成以YAMAHA 一家独大的格局，市场份额达77%。目前用于农林业方面的无人机以 YAMAHA—RMAX 系列为主，植保作业效率为150亩/小时，载药量达20kg，价格100万元以上，实现均匀喷洒，低空稳定作业。

韩国：韩国于2003年首次引进直升机用于农业航空作业，农业航空作业面积逐年增加，截至2016年，全韩共有600台雅马哈进行植保作业，年植保作业面积43460公顷;有人驾驶直升机20架，年植保作业面积55200公顷)，约80%的飞机归地方的农协所有。近年来韩国对于民用无人机发展是相对支持的。

中国：中国农业植保无人机行业起步较晚，无人机植保面积占比低于世界平均水平，由于政策支持和技术快速发展，农业无人机行业目前正处于爆发前期。农业植保无人机的技术难点在于动力、电池、飞控系统及喷嘴等。国内植保无人机飞控系统开发基本采用国外平台或者国内自主研发飞控平台加载喷药系统，国内有大疆、极飞等少数企业具有飞控系统供应能力，我国飞控技术位于世界领先水平，但是在喷施药装备、喷施剂型、动力、续航方面中国与世界水平仍有较大差异。行业正在向“整机销售+植保服务+农业解决方案”的方向发展，同时具备硬件设备和软件服务的企业能够在行业获得核心优势。