长江中游地区土地利用变化阶段划分和特征测度

[目的]基于经济社会发展转型视角,探究长江中游地区土地利用变化的总体特征、过程特征和轨迹特征。[方法]通过分析变化幅度、变化速度和地学信息图谱等特征。[结果](1)2000—2018年,长江中游地区经济社会发展可划分为“由初级产品生产阶段II期向工业化中期转型,城镇化缓慢发展与人口严重外流期”和“由工业化中期向工业化后期转型,城镇化稳步发展与人口持续回流期”2大阶段。(2)就变化总体特征而言,以耕地面积持续减少,水域和建设用地面积持续增加,林地、草地、湿地面积明显减少,未利用地面积保持相对稳定为主。(3)就变化过程特征而言,2000—2010年以耕地和林地相互转化,耕地向建设用地和水域转化,以及水域向湿地转化为主;2010—2018年以耕地和建设用地相互转化,林地向建设用地和耕地转化,以及湿地向水域转化为主。(4)就变化轨迹特征而言,以前期变化型为主,后期变化型和反复变化型次之,持续变化型所占比例较小。[结论]长江中游地区土地利用变化阶段性特征明显,主要表现为不同经济社会转型过程中由区域内不同土地利用类型转化规模与方向所导致的土地利用数量与空间结构变化。     

基于DTN算法的采摘机器人控制系统可行性研究

为进一步提高我国采摘机器人的智能采摘水平,以优化系统数据采集与传送效能参数、确保控制系统运行稳定性为目标,针对采摘机器人的控制系统进行设计研究。利用DTN算法体系与DTN网络层级数据处理算法,实现网络信息拥堵控制,建立DTN算法模型,设计采摘机器人控制系统整体架构并展开控制试验。试验结果表明:该采摘机器人控制系统应用DTN算法的适应性较好,采摘执行器的轨迹误差率大大减小,动态采摘成功率与静态采摘成功率均保持在90%以上,整机运行稳定率达94.80%以上,试验的各项参数指标符合预期,验证了采摘机器人控制系统设计的可行性,有较好的推广前景。     

基于优化的长短时记忆神经网络牧群采食量估测模型

为了能够较为精准的估测牧群的采食量信息，提出一种基于遗传算法(genetic algorithm, GA)和长短时记忆神经网络（long short-term memory，LSTM）的牧群采食量估测模型。首先通过皮尔森系数法分析得出影响牧群的采食量的主要影响因子，以减少输入维度并解决信息冗余问题。在此基础上，构建基于 LSTM 神经网络算法的牧群采食量估测模型，并引入遗传算法来优化LSTM 神经网络模型参数来增加模型的可靠性。最后，利用该模型对牧群采食量进行估测。试验结果表明：该采食量估测模型各评价指标平均绝对误差(mean absolute error，MAE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error，MAPE)、以及均方根误差（root mean square error，RMSE）分别为2.982、9.85%和6.108。与单一的LSTM神经网络以及GRU神经网络模型相比，均优于其他模型；且该模型具有较好的估测性能和较强的泛化能力，能够为合理轮牧提供科学指导，对草地保护有一定的应用价值。     

喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制

针对所搭载药箱内药液变化导致四旋翼植保无人机喷洒作业品质下降的问题,为实现喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制,提出一种喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制方法。在考虑喷洒作业下药液变化影响的前提下,建立了四旋翼植保无人机的非线性动力学模型。在原有PD控制的基础上,引入模糊控制器对控制参数进行在线自适应整定,从而实现喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制。实验结果表明:所提出的方法能够保证喷洒作业下四旋翼植保无人机的稳定跟踪控制,且响应速度快、超调量小,满足四旋翼植保无人机喷洒作业条件下的跟踪控制需求。     

多约束条件下某智能飞行器航迹快速规划

以某智能飞行器为研究对象,研究复杂环境下航迹快速规划。为校正系统结构限制所带来的定位误差,使得智能飞行器能按照预定的航迹完成任务,基于多约束条件最优化理论,采用遗传算法扩展而来的NSGA-Ⅱ(非支配排序遗传算法)算法进行航迹规划。结果表明,基于NSGA-Ⅱ,使用交叉行为和变异行为将初始解进一步筛选优化并最终得到最优解。较好地解决了传统遍历规划的时间复杂性问题,同时有效克服飞行器在转弯时受到结构和控制系统的限制而无法完成即时转弯的约束。     

基于改进最小化SNAP的植保无人机作业轨迹优化算法

轨迹优化是实现植保无人机自主作业路径规划的重要环节，合理高效的轨迹优化算法能使植保无人机安全快速地跟踪轨迹作业，提升作业稳定性与精准性。针对传统最小化SNAP算法偏移误差较大、时间分配不合理的问题，该研究提出一种针对植保作业场景的改进最小化SNAP轨迹优化算法。首先，运用机载载波相位差分(real-time kinematic,RTK)模块采集作业地块地形数据并搭建三维空间地图，基于空间地图采用牛耕法规划初始作业路径；其次，通过改进最小化SNAP算法优化作业路径，结合初始轨迹状态参量构建时间分配函数，解算得到当前最优时间分配；然后，重构最小化SNAP轨迹约束函数，添加位置偏移量梯度惩罚因子，采用最优化方法求解轨迹多项式系数；最后，联合无人机位置控制周期与轨迹多项式实例化航迹点，作为无人机运动的位置期望。试验结果表明，相较于传统最小化SNAP算法，本文算法在同等作业时间前提下，平均加速度减小7.82%，平均偏移误差减小45.56%，对轨迹偏移的抑制效果明显，并降低了加速度在地头转向处的超调，作业轨迹更加精准，作业速度更加平稳，可为植保无人机的轨迹优化策略提供参考。     

小型无人直升机航向线性自抗扰控制

针对小型无人直升机航向系统存在内部不确定性和外部扰动大的问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)算法来实现航向通道高性能控制方法。首先,分析和推导了Trex-600型无人直升机的航向模型,并引入阵风模型模拟实际飞行环境。然后,根据LADRC的控制原理设计了基于二阶LADRC的航向控制系统,并利用人工蜂群算法对控制器参数进行了整定。最后,对所设计的控制策略进行了仿真分析与实验验证,实现了无人直升机航向通道的轨迹跟踪控制,并与常见的PID控制进行了比较。结果表明:设计的LADRC控制器鲁棒性好、响应时间快、控制精度高,能够使Trex-600型无人直升机的航向角快速、精确地跟踪参考轨迹。     

不同动态水压模式下迷宫流道内颗粒物运动特性研究

采用PTV技术,观测三角函数、三角、台阶、矩形波形动态水压模式下迷宫流道内颗粒物的运动情况,分析不同动态水压模式下迷宫流道内单个颗粒物运动轨迹、运动速度及流体流场,揭示动态水压抗堵塞机理。结果表明:相对于三角、台阶及矩形波形动态水压模式,三角函数波形动态水压模式下颗粒物滞留滞止区内的时间最短,颗粒物的沉积概率最小,水流对颗粒物的输移能力最大;三角函数波形动态水压模式下流道内产生的水流波动效应不断冲击流道滞止区内存在的低速漩涡,加剧了滞止区水流紊动,进入滞止区的颗粒物随水流不断运动,并对滞留甚至沉积在滞止区内的颗粒物发生强烈冲击,使得颗粒物离底悬浮,返回主流区,并迅速通过流道,增大了水流对颗粒物的输移能力,增强了流道的抗堵塞性能。     

基于轨迹分析和地理探测的黄河三角洲地表水演化研究

黄河三角洲是中国著名的“黄金三角洲”,水资源的先天不足与后天失养,使其成为黄河三角洲生态环境保护与社会经济高质量发展的瓶颈。本文收集黄河三角洲遥感影像、自然环境和社会经济数据,运用轨迹分析法分析5种地表水体的演化规律,随后利用地理探测器模型揭示地表水体演化机制。研究发现：(1)1990-2019年间黄河三角洲地表水体增加1020.09 km_²,呈增长态势。其中,盐田养殖池演化最剧烈,其动态变化度高达4.23%。水库演化以增加为主且主要发生在2000年之前。坑塘演化随时间逐渐加速。除2000-2010年外,河流均处于低速减少状态。2010年前沟渠处于高速增长状态,随后逐步减缓；(2)各类型水体演化转移特征各不相同,农田和滩涂是河流主要的转化对象,农田和未利用地是水库演化的主要迁移类型,坑塘与农田是坑塘演化的主要形式,滩涂是盐田养殖池面积增长主要来源,农田和未利用地是主要的转出去向；(3)社会经济发展是黄河三角洲地表水体演化的主导因素。其中,河流演化主要受到有效灌溉面积和第一产业变化的影响。水库增加主要受人口数量增长和有效灌溉面积增长的影响。人口增加是盐田养殖池增加的主要推动力,第一产业增长和第二产业增长则是盐田养殖池减少的关键因子。沟渠长度增加受到人口数量增加、GDP增长、有效灌溉面积变大和第一产业发展的影响。第二产业发展和有效灌溉面积增加是坑塘转入的主导因子,人口数量增长和第一产业比重减少是坑塘转出的主导因子。     

基于STM32橡胶园割胶作业信息平台设计与实现

为实现电动割胶刀在胶园作业的信息化管理,本研究利用全球定位系统技术,应用于4GXJ-2型电动割胶刀上进行割胶作业的信息监测,将采集胶工在胶园作业时的经纬度位置数据,绘制成相应的移动轨迹。该技术体系由作业信息采集节点、服务器程序与用户界面组成。作业信息采集节点由4GXJ-2型电动割胶刀、STM32单片机、GPS模块以及相关的单元模块组成,用来采集目标区域实时的位置信息数据并将该信号发送给系统服务器程序;系统服务器用来收集节点的实时位置移动信号并进行储存,然后再将相关的数据传送给提出服务请求的用户界面;用户可通过人机交互界面读取目标区域的位置信息,并通过绘制出来的移动轨迹观测作业情况。该系统实现了远程实时监测位置信息的变化情况,为后期的胶园信息化作业管理提供便利。