基于CORS与UHF的农用GNSS差分信号中继方法

为利用现有丰富的连续运行参考站（CORS）资源,给精准农业提供高精度、高可靠、高并发的差分信号,本文结合农业应用特点,利用GNSS误差的空间相关性,提出基于CORS和UHF电台的GNSS差分信号中继方案,解决测绘用CORS传输方式单一、并发性不足、使用成本较高以及单站RTK重复建设、频率干扰和基准不统一等问题。在北京市海淀区、顺义区和平谷区建立了3个基准站,组建了试验用CORS网,构建了基于PC、i80和智能手机（Phone）的3套中继试验系统,分别开展了定位性能综合验证、机组控制精度验证和应用推广原型验证。试验表明：在10km范围内,中继定位的平面内、外符合精度分别优于0.022m和0.033m,基本满足农机作业定位要求;作业机组控制精度达到0.066~0.076m,略高于0.050m的理论控制要求,由于机组为挂载农具空驶,该指标属可接受范围;智能手机中继传输的可靠性高、扩展性好。因此,利用智能手机和UHF电台,可快捷获取与转发CORS差分改正数,使10km之内的流动站实现RTK级定位。该模式简单易用、成本低廉,有一定的应用推广价值。     

位山灌区渠系优化配水决策支持系

根据位山灌区位于黄河下游、引水含沙量高、测流断面变化大的特点，编制了位山灌区渠系优化配水决策支持系统，主要内容包括来水管理、需水管理、水情资料管理、实际配水统计、配水方案拟定和系统设置等，创新性地进行了多站水量平差计算。     

农用车辆智能安全系统中的超声波测距

农用车智能安全系统能够有效地避免人身伤害。为此,介绍了一种基于PIC16F873单片机控制的超声波测距系统,详细地阐述了其硬件及软件的设计原理。该系统硬件结构简单、工作可靠、有良好的测试精度和灵敏度,可用于农用车辆防撞智能安全装置。     

全电农用激光平地机的设计

针对现有农用激光平地机对复杂地形的适应能力差、精平机当作粗平机使用的问题,设计开发了全电农用激光平地机。全电农用激光平地机主要由机架、电动伺服缸、抬铲省力机构及斗门机构构成。其中,斗门机构主要由驱动系统、控制系统和机械部分组成,可以完成土壤的搬运。田间试验结果表明:在复杂地形下工作,该机构对土地平整的平整精度较传统机型有较大提高,作业质量符合农艺要求,机具结构设计合理。     

基于非限制场景ALPR系统的车标定位

现有车标定位技术大多研究正向、具有对称性特点的车辆图像,难以有效解决光线干扰、车辆图像扭曲等复杂应用场景下的车标定位问题。针对该问题,基于非限制场景ALPR系统并结合迁移学习的技术,研究车标定位问题:首先基于ALPR系统精确定位车牌的位置,其次根据车牌和车标的相对位置关系,对车牌位置的4个顶点进行线性变换,最后得到包含车标区域的4个顶点坐标,并依据坐标进行相应透视变换,提取包含车标的区域。在测试集上的测试结果表明:输入正向视角的车辆图像时,定位精度达到99.28%,输入倾斜视角的车辆图像时,定位包含车标区域的准确率为96.56%。     

谷物联合收获机测产系统采样频率优化与试验

针对谷物测产系统采样频率过高时数据冗余量大、软硬件成本高,而采样频率过低时测产精度和稳定性难以保证的问题,分析了谷物的冲击规律并根据采样定理确定了谷物流量信号的最高采样频率为50 Hz。数据预处理时,对于高频率采样信号,提出了双阈值滤波均值和算数均值2种方法,分析表明双阈值滤波均值法的处理效果优于后者。为考察采样频率对测产精度的影响,进行了不同采样频率的测产试验并提出了频率抽取法,尝试了1、10、25、50 Hz 4种采样频率下的总产量建模,并对比了其预测效果,试验结果表明,在最高采样频率范围内,采样频率越高,测产的精度也越高;采用50 Hz采样频率时,平均误差最低为3.04%;采用10 Hz以上采样频率时,可保证平均误差不高于5%。因此,采用10 Hz以上的测产系统采样频率是必要的。     

基于激光雷达的作物收获导航线实时提取方法研究

为提高联合收获机无人驾驶导航路径的精度,本文提出一种基于激光雷达的作物收获导航线实时提取方法。搭建点云数据采集系统,利用平面拟合法确定激光雷达安装高度和安装角度。利用三维激光雷达扫描收获机前方作物的点云数据,结合IMU惯性传感器反馈的姿态信息,实现作物点云数据从激光雷达坐标系到车体坐标系的变换。基于激光雷达扫描视场角、安装高度和安装角度获取感兴趣区域（ROI）的坐标,并对感兴趣区域进行直通滤波和统计滤波,去除灰尘、秸秆粉末等噪声的影响,以实现点云数据无效点和离群点的剔除。提出一种基于栅格八邻域高程差的作物收获导航线快速识别算法,以点云栅格化后在Z轴方向上的坐标值作为检测依据,定义某一栅格与其8个相邻栅格在Z轴坐标上的差值为高程差,遍历栅格并根据设定阈值进行比较判断,实现收获边界点的有效提取。采用最小二乘算法进行收获边界点的拟合,实现田间作业过程中作物收获导航线动态提取。田间试验表明,该方法具有较好的鲁棒性,能在作物稀缺、杂草较多等情况下保持较高的准确性,其中前进方向偏差角平均值为0.872°,割台横向偏差为0.104m,收获导航线准确率为93.5%,可为联合收获机工作提供辅助导航,提高无人驾驶的准确率。     

可变阶数NURBS曲面的相机标定模型

农用机器人对作业对象的定位、测量和识别等都需要借助视觉系统(相机)来完成,因此相机标定精度至关重要。提出一种可变阶数NURBS曲面的相机标定模型,即在像平面的高失真区域应用较高阶数的NURBS曲面模型作为标定依据,其他区域用较低阶数的NURBS曲面模型,在不过多增加标定计算负担的前提下,提高了整体的标定精度。该模型应用标定误差的预评估方法将像平面进行"区块"划分,依此匹配模型阶数,实现标定精度和计算量的综合优化。由于NURBS曲面隐式标定模型的优越性能,使标定不依赖于相机的光学特性,理论上可校正相机的所有失真。实验结果表明,标定平均误差在0.89 mm以内,可满足农用机器人的应用要求。     

基于YOLOv4和双重回归的复杂环境檀香树缺苗定位方法

在檀香树大面积种植过程中,存在人工排查缺苗效率低、成本高和难以监管等问题,而且檀香树必备的伴生植物和树间穿插的其它作物,更加大了查补难度。针对这些问题,本文提出一种基于YOLOv4和双重回归的复杂环境檀香树缺苗检测和精准定位方法。首先,采用YOLOv4目标检测算法,处理无人机采集的遥感图像,实现檀香树植株的智能检测。然后,以双重线性回归结合延长列线补漏策略为核心,构建缺苗定位算法（Missing seedling localization algorithm,MSL）：选任意檀香树作基准,根据像素坐标划分列区域,对各列区域中檀香树用线性回归拟合列线;对拟合后仍未归入列的遗漏檀香树,用延长回归线策略重新判断归属,并再次线性回归优化列线。最后,根据种植间距规划,实现缺苗检测和定位。试验结果表明,檀香树缺苗检测精确率86.82%、召回率82.25%、F1值84.47%、运行时间8.19s。该方法融合了大疆无人机遥感图像采集系统的快速性、YOLOv4算法和双重回归策略的精准性,可实现对复杂生长状况下檀香树的实时智能缺苗检测和精准定位。     

割草机器人的导航系统控制仿真研究

为进一步优化割草机器人的导航系统控制的精度与效率,以智能化的导航融合技术及核心控制算法为导向,对其导航系统展开深入仿真研究。以割草机器人的构件组成和运动原理为平台,结合当前符合实际的运动学理论与PID实时调控机理,建立了割草机器人的导航控制理论模型,同时对导航系统的硬件接口及核心配置进行合理选型,对系统的图像信息识别与处理进行软件程序关键步骤调整与智能导航算法融入,并展开导航系统的控制仿真试验。试验结果表明:在一定的基准站参考坐标下进行导航数据的获取与实时输出,得到割草机器人行驶路程与平均跟踪误差间的关系曲线,误差可控制在±0.15m范围内;导航仿真过程可实现最大横向控制误差为0.133 8m的良好效果,价值平均运行稳定率保持在90.54%以上,整体运行稳定可靠。该研究对于农用其他装备的导航控制板块改善具有一定的参考意义。     

辽河流域防洪系统综合评价指标体系研究

随着我国许多流域防洪体系建设的逐渐完善和水利部门防洪思路的逐渐改变，对流域防洪系统进行综合评价显得很有必要，而要进行防洪系统综合评价首先要建立评价指标体系。阐述了社会系统、经济系统和防洪系统之间的既相互制约又相互促进的关系，说明三者处于一种动态的协调平衡中；结合三者之间的关系，从辽河流域实际情况出发，考虑资料收集的可行性，以全面而精练为准则，分别建立了社会系统、经济系统和防洪系统指标体系，以期对辽河流域防洪系统进行全面、客观的科学评价。该指标体系结合实际作适当修改可以应用于其他流域的防洪系统评价中。     

基于系统模拟的城市节水水平评价

根据分解综合的思路，采用系统动力学方法对城市节约用水系统进行了模拟，探讨了系统的内部反馈机制，并且对城市节约用水系统的边界进行了界定。在此基础上，提出了基于系统模拟的城市节水水平评价模型，并以武汉市为例.模型的评价结果表明改进的评价模型具有更好的适应性。     

节水灌溉的三个体系

为解决节水灌溉发展中出现的问题，保证其健康发展，在《中国灌溉农业节水规划》研究基础上，提出了关于节水灌溉的三个体系；技术体系，标准体系和效益体系，供节水灌溉发展决策时参考。     

我国高等教育体制问题与改革方略的探讨

我国高等教育体制中存在的问题,既有管理体制方面的问题,也有办学体制和投资体制领域的问题,三者之间相互影响、相互作用。在深化改革的过程中,要充分认识到管理体制、办学体制和投资体制三者之间的相关性,在管理体制改革的基础上,加快办学体制改革,以此带动投资体制改革,构建一个充满活力的高等教育体制体系,提高我国高等教育竞争力。     

变电站综合自动系统的发展及应用

变电站综合自动化系统具有扩展性强、兼容性好、简单可靠等优点,正逐渐应用于一些大型变电站监控项目。介绍变电站综合自动化系统的发展历程,探讨其在电力系统中的功能及作用,从智能设备的通信规范、通讯层结构的选择、电力系统生产管理体制的改革等方面,介绍系统应用过程中的注意事项。     

基于MAS的农机系统组成与结构研究

针对目前农业机械化发展欠缺的系统领域研究,首先确定农机系统的组成,并结合实际农业生产情况将农机系统划分为若干个相互关联的子系统;其次,定义并描述农机子系统的自身行为及交互行为,并基于Agent理论对农机子系统的相关性质及结构进行分析研究;然后,提出由Agent个体进行结构拓展得到整个农机系统的Agent构架;最后,运用多Agent理论结合实际需求提出了基于MAS的农机系统结构。     

东深供水改造工程计算机监控子系统的结构分析

东改工程建设专用管道输送原水，各泵站之间“刚性”联接，这对监控系统的可靠性提出了十分严格的要求：目前，国内外还没有能够提供借鉴经验的同类工程。建立在OTN通信平台上的东改工程的计算机监控子系统具有的技术特点，较好地满足了工程对可靠性的要求；分析监控子系统的结构和配置。     

基于GIS的智能喷洒系统数据监测研究

以蔬菜种植智能喷洒系统为研究对象,利用GIS与网络通信技术相结合的方式建立智能喷洒控制系统及数据监控系统,并进行智能喷洒系统的硬件及软件设计。对系统监控数据与系统数据库标定的各状态使用数据进行相比,结果表明:实际使用过程中的系统数据与标定数据存在微小的偏差,整体运行数据相符,说明所建立的智能喷洒系统能有效地进行系统运行过程数据监测。     

水资源信息管理系统架构与设计要素

水资源信息化是我国水利“十五”计划中 ,调整从工程水利向资源水利转变 ,建立实施的五大水利信息系统重点之一。根据水资源信息采集的特殊性、管理需求的实用性、资源发展过程中的动态性与水资源需求的可持续性 ,论述了水资源 MIS的可行性框架结构、支撑平台和工具技术等设计要素。可供水资源 MIS管理信息系统方案规划和实现参考     

基于单片机的沼气发酵装置增温控制系统设计

北方沼气系统全年产气的关键是冬季加热增温问题.为此,以生物质炉为热源,通过对循环水的加热,用单片机控制加热水泵的增温系统,研究设计了系统的整体功能以及硬件和软件.该系统具有一定的智能性,保证了沼气系统在北方冬季时的正常运行,提高了产气量.