基于改进型Bug算法的林间移动平台避障方法研究

【目的】提出一种基于改进型Bug算法的自动导航避障方法,为提高林间移动平台作业时的避障能力提供参考。【方法】通过6个超声波传感器将林间移动平台四周分为9个探测区域,根据各区域内的车-障距离确定相应的避障策略;改进传统Bug算法,将避障过程分成路径追踪、避行和绕行3个阶段;在避行阶段,建立避障转向角索引图,同时根据转向延迟试验获得转向时机的提前量,将该提前量与索引图结合,使林间移动平台在合适的时机使用最大转向角避障;在绕行阶段,通过设计带自调节函数的模糊控制器,控制林间移动平台绕障碍物边缘行驶。最后根据林间环境特点,设计大、小2种障碍物试验,分别对避障时机、绕行偏差和总路程等参数进行统计与分析。【结果】林间环境大、小障碍物避障试验表明:林间移动平台提前避障距离分别为93.9和81.7 cm,平台前方的2个传感器的探测距离在索引图范围内,可以精准实现提前避障;大、小障碍物避障总路程与理论路程之差分别占理论值的0.64%和0.42%,平均绕行偏差分别为-15.2和-7.9 cm,绕行标准差分别为7.7和12.5 cm,可以实现稳定绕障。【结论】所建立的基于改进型Bug算法的自动导航避障方法,避障路径冗余小且行驶稳定,满足了林间环境运输及其他移动作业的要求。     

基于自动控制的棉株顶尖高度测量系统设计与试验

【目的】针对现在棉花打顶机对棉株顶尖高度识别效果差,造成过打、误打,影响棉花的正常生长等问题,研究开发一种基于自动控制的棉株顶尖高度测量系统提高对棉株顶尖的识别精度.【方法】通过对STC90C51单片机程序调试,并用其控制红外测距传感器和超声波测距传感器对棉株顶尖进行高度测量性能试验.【结果】测量方式采用声速为340m/s(15℃)的超声波测距传感器的棉株顶尖高度测量系统测量棉株顶尖高度与手测高度存在显著线性相关关系,且其室内测量平均误差为(0.40±0.28)cm,室外测量平均误差为(0.39±0.25)cm.【结论】该棉株顶尖高度测量系统可以完成对棉株顶尖进行精确高度测量的工作.     

自主导航农业机械避障路径规划

【目的】实现自主导航农业机械作业时静态障碍物避障功能。【方法】在已知工作环境条件下提出2种避障路径规划算法。以农机运动规律为基础,依据障碍物位置和尺寸信息提出单障碍物避障算法。在单障碍物避障算法基础上,依据安全行驶区域大小,参考左右双向避障策略提出双/多障碍物避障算法。【结果】单障碍物位于不同位置、农机行驶速度为0.3 m·s~(-1)时,行驶路径分别比L算法减少35%、26%,行驶路径累计误差减少53%、82%,方差减少64%、66%;行驶速度为0.5 m·s~(-1)时,行驶路径减少38%、22%,行驶路径累计误差减少66%、62%,方差减少41%、71%。多障碍物路况,农机行驶速度为0.3、0.5 m·s~(-1)时,行驶路径累积误差分别为9.99、4.13 m,方差分别为0.022 1、0.027 0 m2。【结论】本文算法在行驶路径、行驶路径累计误差、规划路径跟踪稳定性和路况适应性上均体现出一定优势。     

一种风压转换近地风速检测装备设计与试验

【目的】针对目前相关设备风场自干扰大的问题,为更好地获取无人机(Unmanned arial vehicle,UAV)近地风场参数信息,以风压信号为基础,采用皮托管风速传感器设计一种风压转换近地风速检测装备。【方法】利用轴流风机对叶轮风速传感器和皮托管风速传感器的感应位置进行风速干扰对比试验,利用热线式标准风速仪测定干扰前后的风速变化,利用轴流风机以相同的风速检测该装备所有传感器的测量风速并记录,得到该系统的一致性。将同一风速下标准热线式风速仪的测量风速和该系统的传感器测量风速进行对比,找出皮托管风速传感器准确度较低的风速段,利用Matlab软件对风压信号–风速值进行拟合。【结果】在10.00~15.00 m·s–1风速下皮托管风速传感器对直流风速的削弱不超过1%,而叶轮传感器达到20%以上。系统所采用的30个风压变送器在风速为15.00 m·s~~(–1)时的最大绝对差异为0.96 m·s–1,最大相对差异为6.40%,变异系数为1%。以三次公式进行拟合后,误差平方和(SSE)为0.099 6,拟合优度(R2)0.96。【结论】本系统能够有效检测无人机下旋翼风速数据,且比叶轮式风速传感器网络测量系统在减少干扰方面具有明显优势,可以为研究无人机田间作业提供有效帮助。     

玉米南繁基地土壤速效氮空间变异性对采样间距的响应研究

【目的】探明玉米南繁基地土壤速效氮含量的空间变异性及其尺度效应,确定合理的采样间距,为精确土壤采样设计提供理论依据。【方法】以玉米南繁地块为试验样地,按10 m采样间距采集土样且为原始尺度,并以20、30、40 m距离依次抽样形成不同采样间距数据集,再利用空间自相关莫兰指数、半方差函数及分形维数分析不同采样间距条件下土壤速效氮含量的空间结构变化规律。【结果】试验地的土壤速效氮平均含量为90.24 mg/kg,属中等水平,变异系数为19.77%,属中等变异范围;在10、20、30、40 m等采样间距中,土壤速效氮样本数据结构变化不大,仅变异系数差异较大,其中以20 m采样间距的变异系数最大、为29.37%,其他采样间距相差不大;随着采样间距增大,土壤速效氮含量的空间自相关莫兰指数呈减少趋势,其空间聚集性变弱,而块金值、块基比和分形维数呈增加趋势,表明随机因素所引起的空间变异逐渐增多,随机因素逐渐削弱结构因素引起的空间变异,使空间相关性逐渐变弱;20 m采样间距的土壤速效氮含量空间分布与10 m采样间距原始尺度一致,其空间预测的均方根误差值最小,空间预测精度为最高。【结论】随着采样间距增大...     

蛋敲击激励后产生的振动特性

以鸡蛋为试验对象,进行不同的敲击材料、测点、敲击速度、质量、蛋壳强度情况下的敲击振动试验。用加速度传感器获取振动信号,并对该振动信号进行傅里叶变换,提取特征参数。结果表明:不同敲击材料、测点、敲击速度对主响应频率没有太大影响,而质量和蛋壳强度却对主响应频率有较显著的影响,随着质量的增加,主响应频率下降,随着蛋壳强度的增加,主响应频率增大。     

小型消费级无人机快速高精度估算地物高度

【目的】小型消费级无人机航拍数据量高分辨率遥感数据重要组成部分,可利用地物阴影快速提取地物高度,进而提取地物结构信息。【方法】研究选择地物种类丰富的农业区展开实验,根据无人机传感器是否拍摄到阴影的全部区域设置2种情景,计算地物高度,并与实际高度和无人机生成的传统测高方法得到的高度对比,来验证方法的可靠性。【结果】结果表明当无人机传感器能拍摄到地物阴影的全部区域时,基于阴影估算的地物高度与地物实际高度平均误差为0.88 m,平均相对误差为12.25%,而当无人机传感器只能拍摄到部分阴影区域时,估算地物高度与实际值的平均误差为0.79 m,平均相对误差为13.28%。上述结果表明该方法能够高精度计算地物高度,并且其精度超过无人机传统测高方法生成数字表面模型提取的地物高度。【结论】该研究提出的小型消费级无人机利用地物阴影计算高度方法能够应用于实际,并使得未布设控制点的无人机数据也可作为阴影测高法的数据来源,为遥感快速获取地物高度信息提供了一种新的思路。     

含沙量变化对U型渠道垂线流速分布的影响

【目的】探索含沙量变化对U型渠道挟沙水流垂线流速分布的影响,进而从理论上完善挟沙水流流速分布规律。【方法】通过U型渠道水槽试验,测定水流中含沙量为1.12～500kg/m3时,最大流速所在位置的变化,同时引入卡门常数κ,来反映含沙量对垂线流速分布的影响。【结果】当水流含沙量s<300kg/m3时,随着含沙量的增加,最大流速点的位置逐渐下降,在主流区、底流区和表面区,挟沙水流均遵循对数流速分布规律,但κ的变化规律不同;当含沙量s≥300kg/m3时,水流的流型发生了变化,表面区、主流区水流不再遵循对数流速分布规律,底流区虽仍遵循对数流速分布规律,但κ的变化规律与s<300kg/m3时不同,κ的变化趋势总体随着含沙量的增大而减小。【结论】U型渠道挟沙水流遵循对数流速分布规律,κ的变化规律与普通明渠不同,应该分别对待。     

不同等级公路对城市土地利用变化及景观格局的影响分析——以西宁市为例

【目的】交通系统与城市土地利用系统耦合,为明确公路系统与城市土地利用及景观格局的深层次关系,以期对土地集约利用、资源环境与生态保护的统筹协调发展提供理论依据。【方法】以西宁市作为案例,建立土地利用及景观格局指标体系,利用缓冲区分析,探究不同等级公路与各指数间时空变化规律。【结果】发现公路影响域内建设用地占比最高,且比例逐渐增加;各级公路对于不同土地利用类型的影响具有显著差异,且存在空间异质性;乡镇道路及其他道路对景观格局破碎化作用最明显;公路对土地利用及景观格局影响随缓冲区距离增加而减弱,且这一影响域随着经济发展而增大。【结论】表明不同等级公路对土地利用及景观格局变化具有类别选择性和影响方向性差异,同时还存在明显的空间异质性。同时这一影响遵循距离衰减效应,且最大影响距离与城市经济发展、人口经济体量相关。     

顶部隐伏溶洞对隧洞位移影响特征分析

【目的】探究顶部隐伏溶洞对隧洞施工过程中隧洞结构位移特征的影响,给岩溶区隧洞的施工提供一定的依据.【方法】采用数值模拟的方法,运用大型通用有限元软件ANSYS,建立溶洞距隧洞顶部不同距离和不同大小时的有限元模型,分析隧洞结构上的位移变化特征.【结果】当溶洞与隧洞距离大于20m时,溶洞对隧洞各特征点竖向位移的影响变得很小;当溶洞长轴小于1.5m时,溶洞的存在对隧道各特征点竖向位移影响变得很小.【结论】溶洞与隧洞之间的围岩是施工中的最危险区域;随着溶洞与隧洞距离的增大,隧洞各特征点的竖向位移呈增大的趋势,而水平位移呈减小的趋势;随着溶洞由小变大,隧洞各特征点竖向位移呈减小的趋势而水平位移呈增大的趋势.     

新疆喀什地区设施栽培条件下丽蚜小蜂扩散功能的研究

[目的]研究新疆喀什设施蔬菜种植区人工繁殖丽蚜小蜂的扩散功能,为利用人工繁殖丽蚜小蜂防治温室白粉虱提供技术支持.[方法]试验设置三个重复处理,放蜂数量均为2 000头,放蜂点设在温室大棚的中部,以放蜂点为中心点,对距离中心点东西方向2、4、6、8m处植株作插牌标记,放蜂后3d,采集标记植株叶片,带回室内观察寄生率,分析扩散距离与寄生率之间的关系.[结果]丽蚜小蜂释放后第3d,寄生率由中心点向东西两侧呈降低趋势,放蜂中心点和距中心点2m处被丽蚜小蜂所寄生的白粉虱若虫寄生率之间没有显著差异,分别为中心点83.94;、2m处为80.79;和77.36;,而与距中心点4、6和8 m处存在显著或极显著差异.距中心点8m处平均寄生率最低,为11.46;和3.17;.[结论]在温室条件下,人工繁殖丽蚜小蜂由放蜂中心点向两侧扩散距离越远,寄生率越低.放蜂后3d丽蚜小蜂的扩散范围集中在半径2m的范围内,有部分个体扩散距离可以达到4 ～6 m,有极少数个体扩散距离可以达到8 m.     

喷泉周围空气负离子变化规律的研究

[目的]研究喷泉周围空气负离子的变化规律。[方法]以江西农业大学校区内的喷泉为研究对象,对其周围空气负离子水平进行测定。[结果]喷泉开启后空气负离子水平显著提高。喷泉关闭后5 min,其周围空气负离子水平与开启前基本持平。喷泉开启后,距喷泉中心不同距离处的空气负离子水平差异较大,其由大到小依次为:10 m>15 m>20 m>25 m,其中,距喷泉中心10 m处的空气负离子水平与距喷泉中心202、53、0 m处的空气负离子水平存在极显著差异(P<0.01)。随着距喷泉中心距离的增大,空气负离子水平降低,降低的程度随之变小。[结论]随着喷泉水压大小的周期性变化,空气负离子水平呈相应的节律性变化。     

超声辅助提取酒糟类黑精的工艺研究

[目的]确定酒糟类黑精最佳超声提取工艺参数。[方法]以酒糟为原料,采用单因素试验、Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验及Box-Behnken设计进行超声辅助酒糟类黑精提取工艺研究。[结果]试验确定酒糟中类黑精的最佳条件为超声时间23 min、超声温度55℃、pH 1.0、料液比1∶29(mg∶mL)、超声功率540 W、颗粒直径270μm,该条件下酒糟中类黑精的提取率为66.92%。[结论]该研究可为类黑精的开发应用提供参考。     

超声波联合硫酸二乙酯对海洋真菌TS67的复合诱变育种研究

[目的]通过复合诱变,提高生防菌-海洋真菌TS67抑菌活性和稳定性。[方法]以海洋真菌TS67菌株为出发菌株,以玉蜀黍平脐蠕孢菌为指示菌,采用超声波-硫酸二乙酯(DES)对其孢子悬液进行复合诱变,考察了超声波以低超声功率长时间单因子诱变、2%DES单因子诱变及两者结合的复合因子处理海洋真菌TS67的诱变效果。[结果]通过2%DES和超声波(200 W,22 kHz,15 min)复合因子诱变,获得1株高产菌株UD-77。试验表明,UD-77的抑菌活性比原始菌株提高了37.5%。经6代传代试验,UD-77高效突变株抑菌圈直径稳定在22 mm以上。[结论]采用超声波结合DES的复合诱变强度和诱变效果均好于任一种单因子诱变。     

超声波辅助提取桦褐孔菌子实体中三萜类化合物的研究

[目的]优化桦褐孔菌中三萜类物质的超声波辅助提取工艺。[方法]以异丙醇为提取溶剂,采用超声波辅助提取法提取桦褐孔菌中三萜类物质,以不同处理条件、超声功率、超声次数和超声处理时间为试验因素,以三萜的提取率为评价指标进行单因素试验,筛选最佳提取工艺。[结果]超声辅助技术提取桦褐孔菌子实体中三萜类化合物的最佳工艺条件为超声功率400 W、超声次数30次、超声时间15 min;在此条件下,三萜得率为1.06%。[结论]超声波辅助提取法是一种有效的桦褐孔菌三萜类物质提取方法。     

超声-微波辅助提取葛根异黄酮工艺研究

[目的]探讨超声-微波辅助技术提取葛根异黄酮的最佳工艺条件。[方法]以乙醇作为提取溶剂,句容葛根作为原料,通过采用超声-微波辅助技术进行提取,以异黄酮得率为指标,考察微波功率、提取时间、料液比等因素对提取效果的影响,确定最佳的提取工艺参数。[结果]超声-微波辅助技术提取葛根异黄酮的最佳工艺条件为:提取时间31.2 min,料液比1∶30 g/ml,微波功率98 W,超声功率50 W,在此条件下,葛根异黄酮得率为8.92%。[结论]超声-微波提取法不仅缩短了提取时间,而且提高了葛根异黄酮的得率,是一种适合葛根异黄酮的高效提取方法。     

超声提取岩白菜中岩白菜素的最佳工艺研究

[目的]建立超声波提取岩白菜中岩白菜素的最佳提取工艺。[方法]以岩白菜素提取量为指标,在单因素试验的基础上,采用正交试验对岩白菜素的超声提取工艺进行优选。[结果]岩白菜素的最佳提取工艺为超声功率70 W、药材粉碎目数100目、超声时间40 min,影响因素的主次顺序依次为药材粉碎目数、超声时间、超声功率。[结论]该方法具有操作简单、省时、提取率高等特点,为岩白菜的进一步开发研究提供试验依据。     

玉米秸秆制备木陶瓷的研究

[目的]以玉米秸秆为原料,以酚醛树脂为胶黏剂制备一种新型的木陶瓷。[方法]研究碳化温度和酚醛树脂用量对木陶瓷得碳率、显气孔率、弯曲强度和耐磨性的影响。[结果]所得材料是由玉米秸秆生成的无定形软碳和酚醛树脂生成的玻璃态硬碳组成的多孔性复合材料。随着碳化温度的升高,材料的显气孔率、弯曲强度和耐磨性增强,得碳率下降;随着酚醛树脂用量的增加,得碳率、显气孔率和耐磨性能提高。[结论]该研究为玉米秸秆的综合利用提供了新途径。     

公路交通对水稻土壤微生物种群和数量的影响

[目的]探索农村公路交通污染对水稻土壤的影响程度。[方法]以距离公路10、50、200 m的盆栽水稻为研究对象,探讨公路交通污染对水稻土壤微生物种群和数量的影响。[结果]拔节期：在0～10 cm的土壤中,距离公路10和50 m的微生物数量明显少于距离公路200 m的。灌浆期：3个点的不同土层中土壤微生物数量明显高于拔节期,且在距离公路50 m的0～10 cm土层中微生物的数量对比拔节期明显上升。成熟期：0～10 cm土层中,相比灌浆期,距离公路10 m的微生物数量有所提升,距离公路50 m的有所下降;10～20 cm土层中,微生物数量比灌浆期有所上升。而在距离公路200 m的各个土层中的微生物数量受交通污染影响不明显。[结论]从土壤的不同深度来看,交通污染对土壤表层微生物生长有一定的抑制作用,且随着时间的延长,交通污染物逐渐向土壤深处迁移,开始对内层土壤微生物的生长产生影响;从离公路的不同距离来看,距离公路50、10、200 m的试验点受交通污染影响依次减小。     

超声协同脉冲电絮凝法处理屠宰场废水研究

[目的]研究应用超声协同脉冲电絮凝方法处理屠宰场排放的废水。[方法]以屠宰场废水为对象,通过试验讨论了脉冲频率、脉冲占空比、超声频率、超声功率、超声时间和超声温度对废水COD和色度去除率的影响。[结果]在脉冲频率、脉冲占空比、超声功率、超声频率、超声温度和超声时间分别为250 Hz、30%、280 W、25 Hz、30 ℃、40 min的条件下进行电解,废水的COD、色度去除效果好,去除率分别可达到89.42%、95.86%以上。[结论]应用超声协同脉冲电絮凝方法对屠宰场废水的处理技术是可行的,为屠宰场废水开发新处理工艺提供参考依据。