MEMS传感器融合技术在农业工程的应用与前景

在农业工程领域,MEMS惯性传感器融合是提高控制系统性能和实现农业机械智能化控制的重要技术手段。首先介绍了MEMS惯性传感器的分类及测量原理,并分析了实现传感器融合的主要技术方法。在此基础上,阐述了基于MEMS惯性传感器的农业导航系统研究内容和现状。最后,总结了该技术在农业工程领域的应用前景。     

传感器技术在农业领域中的应用

简要介绍了传感器的概念及技术特点,并举例阐述了在农业生产中各关键环节对传感器技术的需求和应用现状,同时分析预测了未来农业领域中传感器技术的发展趋势,认为微机电系统（MEMS）微传感器、光电传感器、仿生传感器、无线网络传感器等新型传感器及新兴检测技术将成为未来农业传感器技术的主流发展方向。      

基于Kalman滤波的田间导航车辆定位校正方法研究

以装载了RTK-DGPS导航系统的KUBOTASPU-68水田插秧机为试验平台,以姿态测量系统提供载体姿态信息,研究农业机械导航的姿态校正方法。在分析车载GPS倾斜误差产生原因基础上,提出了采用多传感器联合测量载体姿态角以提供校正信息。采用MEMS传感器集成模块ADIS16355作为惯性测量单元,卡尔曼滤波实现传感器信息融合以计算姿态角,设计了姿态测量系统。阐述了两种传感器融合测量实时姿态角的算法,基于ARM7Cotex-M3微处理器设计了姿态测量系统硬件。     

传感技术的发展及在现代农业中的应用

近年来,传感技术发展迅速,有关传感器的新原理、新材料和新技术不断涌现,其在关系国民经济和社会发展等重要领域都有了广泛的应用。该文重点对传感技术在农业的应用进行了概述,对光纤、仿生（农业机器人）和微机电（MEMS）传感器的研究及其在农业中的应用现状做了介绍,并展望了物联网及无线传感网络中传感器的集成应用技术前景,指出产业化发展尚需产学研等各方面协同合作、共同推进,最后阐述了发展传感器产业的意义。      

一种水田激光平地机平地铲水平控制系统设计研究

为了使水田激光平地机作业中平地铲保持水平,设计了基于多传感器融合技术的水平控制系统。该系统基于MEMS惯性传感器ADIS16355信息融合测量平地铲倾角,通过脉宽控制液压电磁阀的方法实现水平控制。为此,介绍了控制系统的构成,阐述了三轴加速度计与陀螺仪融合测量实时倾角原理,设计了基于卡尔曼滤波的多传感器融合算法;并基于ARM7 Cotex-M3微处理器设计了水平控制系统硬件,提出了适用于平地铲水平控制的位置控制算法。采用高精度姿态航向参考系统AHRS500GA对融合算法进行验证并进行田间试验,结果表明:该系统能在平地机作业过程中准确测量平地铲实时倾角,有较好的控制效果。     

现代新型传感器在农产品储藏中的应用

现代新型传感器应用在农产品储藏中,能极大地推进农产品储藏的现代化进程。为此,讨论了农产品储藏的生态体系及关键参量;阐述了无线传感器网络、CCD与CMOS图像传感器、生物传感器、生物芯片与嗅觉传感器、基于MEMS的微传感技术、软传感器和多传感器融合与数据融合技术等现代新型的传感技术在农产品储藏中的具体应用。     

多传感器信息融合及其在农业中的应用

多传感器信息融合在现代军事C3I(指挥、控制、通信与情报)系统中,以及许多民事领域得到了广泛应用。为此,在对多传感器信息融合技术进行综述的基础上,介绍了此技术在民事各领域中的研究应用进展,并进一步论述了信息融合技术在推进新的农业科技革命、对“精细农业”技术的发展中的广阔应用前景和深远意义。     

水田激光平地机平地铲姿态测量系统的设计

水田激光平地机水平控制作为农田激光平地技术的重要组成部分,其研究过程中首先要解决平地铲实时倾角测量问题.为提高倾角测量精度,设计了平地铲姿态测量系统,采用MEMS传感器集成模块AD1S16300作为惯性测量单元,通过卡尔曼滤波实现传感器信息融合以计算平地铲倾角.分析了姿态测量系统的构成,阐述了两种传感器融合测量实时倾角的方法,基于ARM7 Cotex- M3微处理器设计了姿态测量系统硬件.采用AHRS500GA对该姿态测量系统性能进行了融合算法验证与ADIS16300测量平地铲倾角验证.测试结果表明,该姿态测量系统能在动态条件下准确地测定平地铲实时倾角,可以进一步应用于激光平地机的水平控制之中.     

基于MATLAB的惯性测量单元数据采集平台设计

为更加方便地对以微机电(MEMS)惯性传感器为核心仪表的惯性系统进行研究,利用MATLAB串口对象和图形用户界面(GUI)搭建了数据采集平台。实验证明该平台为惯性系统的数据采集提供了极大的便利。     

基于多传感器融合的定位技术概述

为进一步研究多传感器融合的定位技术,项目小组介绍了几种常见传感器融合的定位方法,涉及的传感器包括里程计（ODO）、激光雷达（LiDAR）、全球卫星导航系统（GNSS）、惯性测量单元（IMU）等。基于不同传感器的适用条件以及各定位方法的测试结果,总结了GNSS/IMU传感器融合、GPS/INS/磁力计传感器融合、里程计/LiDAR/GNSS传感器融合三类传感器组合定位技术的优缺点,其中里程计/LiDAR/GNSS传感器融合定位技术定位精度高,并以里程计/LiDAR/GNSS传感器融合定位技术为例进行详细剖析,建议从室内外无缝定位平滑过渡优化、定位精度优化两方面对多传感器融合的定位方案进行改进,以提高定位精度。     

传感器技术在农业机械中的应用进展与展望

传感器技术是推动农业机械智能化、高效化和精准化发展的重要技术支撑,通过监测农业生产各项数据实现科学决策和规划,使农业机械能够更好地适应复杂多变的农业环境。该文基于常见农业传感器的分类及应用特点,系统阐述了传感器技术在农业机械操作中的应用,并讨论其对资源利用和生产效率的影响,总结了当前传感器技术在农业机械领域中应用存在的挑战和未来发展方向,以期为农业机械操作的优化提供参考和启示。     

MEMS压力传感器介绍

MEMS器件具有重量轻、体积小、功耗低等优点,可以很好地满足各种电子设备的要求,将MEMS的微型传感器用于检测相关参数的功能,已经成为各个领域发展的主要方向之一。与传统的传感器相比,微型传感器具有许多新特性,它能够弥补传统传感器的不足,具有广泛的应用前景。文中详细绍了MEMS压力传感器件的结构、原理和使用方法,以及MEMS压力传感器的基本性能特点和微型传感器的发展趋势。     

农用无人车环境感知技术发展现状及趋势分析*

传统农业随着人口老龄化、生产劳动强度大等原因导致其发展受到制约。近年来随着信息化技术、智能控制技术、传感器技术的快速发展,使得农用无人车的应用成为可能,实现传统农业向智慧农业的转变。对目前农用无人车发展情况介绍的基础上,重点阐述农用无人车环境感知技术的发展现状,对不同传感器技术的特点和应用情况进行总结,并比较分析不同传感器技术的优缺点;同时在对目前传感器信息融合技术发展情况总结分析的基础上,指出农用无人车环境感知技术的发展与应用没能够遵循精细化农业的发展方向,对于农业生产环境结构化研究欠缺。对此文章融合精细农业思想,提出作业对象结构化和作业机器传感器融合技术并重的解决策略,最后为降低成本、提高普及性,指出农用无人车的环境感知技术层可拓展性等发展趋势。     

设施农业无线传感器网络系统设计与实现

结合无线传感器网络自身特点,针对设施农业的具体需求和特点,提出在温室大棚、节水灌溉等农业领域应用无线传感器网络的方案与思路,设计并实现了基于设施农业的无线传感器网络系统.文章介绍了设施农业传感器网络系统的整体设计,设计与实现了传感器节点硬件、网络支撑软件、信息决策技术、终端用户监控平台等功能,并通过在温室大棚中试验,验证了系统的有效性.系统的成功设计与实现,对于发展我国设施农业自动化、提高农业生产水平具有重要意义.     

农业机器人传感器系统应用研究进展

简要阐述了农业机器人的特点和发展完善农业机器人的重要性。针对农业机器人的工作特性,叙述了传感器在农业机器人中所起的重要作用,分析了几种常用农业机器人传感器及其选取的方法,介绍了多传感器信息融合技术在农业机器人中的应用及现状,为农业机器人智能传感器的选取与研究提供了依据。     

农业传感器：研究进展、挑战与展望

[目的/意义]农业传感器是数字农业、信息农业、智慧农业等现代农业发展模式的源头技术,也是推动农业科技迭代升级和农业生产方式变革的重要驱动力。农业传感器应用环境(水、气及土壤)和监测对象(动植物)多样复杂、规模大,因此,高环境适应性、高可靠性和低成本的农业传感器是实现智慧农业的基础与核心。[进展]本文对农业传感器进行分类,并对农业传感器前沿研究趋势进行分析,综述农业传感器在不同应用场景下的研究现状,从农业环境传感器(水、大气和土壤等)、动植物生命信息传感器、农产品质量安全传感器和农机传感器四大类进行深入分析,总结现有农业传感器在研发和使用过程中的通用性和局限性。[结论/展望]在农业传感器面临的挑战与展望中,具体分析了现阶段农业传感器大规模应用严重不足的核心瓶颈,包括低成本化、专用化、高稳定性及自适应,归纳出“农业泛在感知”的概念,为农业传感器技术研发提供思路和参考。     

基于多传感器融合的拖拉机自动导航技术

GPS是农业自动导航车辆获取导航信息的一种主要方式,其任务是获取拖拉机的绝对位置信息,而多传感器融合可以在GPS提供的绝对位置信号丢失时为拖拉机提供位置、姿态和航向信息,进行准确的定位。为此,介绍了GPS以及多传感器融合在拖拉机自动导航中的应用现状,指出GPS及多传感器在自动导航方面的优势和存在的问题,分析了GPS和多传感器融合的导航方式在未来精细农业领域的巨大作用。     

智能农机传感器和机器人专利分析

近些年,智慧农业的发展越来越快,在提高工作效率和作业精准方面的要求也越来越高。从全球智能农机传感器和机器人专利申请层面对专利全球分布、申请人及技术领域的聚焦状况进行了综合分析,了解掌握了当前全球在智能农机领域的发展状况、技术情况以及重点企业情况。当前全球农业传感器专利申请总量为8.4万余件,国外在农业传感器部件领域申请量较多,国内在物联网系统方面的专利较多。农业机器人全球专利申请超过1万件,我国在该领域的专利申请量较高。      

智能传感器在农业机械电气控制领域的应用与发展

智慧农业、智能农机已成为我国现阶段农业发展的主流趋势,农业智能传感监测技术是实现这一目标的核心技术。传感器作为一种监测感知特定物体状态信息的设备,其主要工作原理是将监测到的物理信息转换成为更易读取的数字信号或其他种类的电子信号,因其具有较高的反应速度、测量精度等特点,传感器已被广泛应用到众多领域。农业机械对于传感器技术的相关应用主要包括农用姿态监测传感器、视觉识别传感器和物料感知传感器等。该文通过分析研究智能传感器在农业机械电气控制的主要应用现状,阐述了国内外关于利用传感器技术进行农机作业状态监测、作物生长信息采集以及农机自动控制等研究的丰富成果,分析了智能传感器在农业机械应用过程中仍存在的部分问题,最后对智能传感器在农业机械电气控制领域的未来发展进行了详细的展望。     

传感器在农业采摘机器人中的应用

作为智能机器人的一种,农业采摘机器人是机器人技术应用的典范.与工业机器人相比较,农业采摘机器人工作环境的特殊性、非结构性,对农业采摘机器人的智能程度提出了更高的要求.为此,针对农业采摘机器人工作特性,叙述了传感器在农业采摘机器人中所起的作用,分析了农业采摘机器人传感器选取的方法,介绍了多传感器信息融合技术在采摘机器人中的应用,为农业采摘机器人智能传感器的选取与研究提供了依据.