Deployment of unmanned aircraft systems as part of precision agriculture in Finland

Abstract

This thesis is written as part of a project to modify an unmanned aerial vehicle (UAV) for agricultural purposes in Finland. On demand of a farmer with a big plot of land, we’re searching for a solution to make pest control effective and environmental friendly at the same time. This will be done by using a UAV to check yellow measurement papers for the amount of insects sticking on them. If the amount exceeds a certain number, the farmer is supposed to start using pest control on that specific plot of land. This is part of a concept called precision agriculture and it is estimated to save up to 75% on fertilizer and pesticides. So the use of this method means a cost saving for the farmer and at the same time it has a positive influence on the environment.

Furthermore it will be determined what type of UAV is most suitable for this task. Therefore some requirements have to be taken into account. Such as the possibility of the device to fly autonomously to the different measurement papers while using a pre-set flight plan. Also the different requirements for camera performance, sensors and flight time will be investigated, as well as the potential to transport and install the measurement papers with this device.

This project shows in general that for the agricultural sector, UAV’s can be a big advancement. The monitoring of the crops, the irrigating as well as the combination of these and other functions can be done very efficiently. To get familiar with this subject, the first part of this thesis wil consist of a theoretical approach of UAV’s and all related terminology.

Deze thesis is geschreven in het kader van een project met als doel het implementeren van een unmanned aerial vehicle (UAV) voor gebruik in de landbouw. Op vraag van een lokale boer met een groot stuk land, wordt er gezocht naar mogelijkheden om pest control effectiever en milieuvriendelijker te maken. Hiervoor wordt vertrokken vanuit het idee om een UAV te gebruiken om de gele meetpapieren voor insecten te controleren. Wanneer de hoeveelheid insecten op het papier een bepaalde waarde overschrijdt, weet de boer namelijk dat het is aangeraden om het betreffende veld te besproeien. Deze manier van werken maakt deel uit van het concept “precision agriculture” en er wordt geschat dat dit concept tot 75% kan besparen op meststof en pesticiden. Voor de boer betekent dit zowel een kostenbesparing als een positievere invloed op het milieu.

Er wordt verder ook onderzocht welk type UAV het meest geschikt is voor deze opdracht. Hierbij wordt rekening gehouden met bepaalde eisen zoals het feit dat het toestel autonoom moet vliegen naar de verschillende meetpapieren door gebruik te maken van een vooraf ingesteld vluchtplan. Ook wordt er gekeken naar de mogelijkheden op vlak van camera prestaties, sensoren en vliegtijd en wordt de optie onderzocht voor het vervoer en bevestigen van de meetbladen met het toestel.

Dit project toont algemeen aan dat de mogelijkheden voor het gebruik van UAV’s in de agrarische sector zeer uitgebreid zijn. Het observeren van de gewassen, het besproeien evenals de combinatie van deze en andere functies kan hierbij zeer efficient uitgevoerd worden. Om vertrouwd te geraken met het onderwerp, worden UAV’s en alle verwante begrippen hier eerst theoretsich behandeld.