基于物理气流技术的植保机飞行系统优化

通过对植保无人机飞行过程气流场进行分析，建立了植保无人机飞行过程姿态动力学模型，利用非线性模型对其飞行姿态进行预测，并设计了飞行系统控制器，对飞行过程中的气流进行动态感知，及时进行飞行姿态的调整。仿真分析结果表明，基于气流特征建立的植保机飞行控制系统能够有效提高植保机在飞行过程中的姿态控制稳定性，可为相关设计提供参考。     

稻蟹共生模式农事活动对河蟹筑穴行为及产量的影响

关注稻田养殖生物的生存状况有利于促进水稻与水产养殖生物稳产与高产。河蟹生长受多种环境因素影响,水稻田间管理是不可或缺的一部分,稻蟹共生模式目前主要采用人工管理,农事活动会对河蟹生存产生一定的影响,目前该影响尚不明确。本研究选取距离因子、水位因子以及施肥因子,分析比较田块到主路不同距离、稻田灌水和施肥等因素对河蟹筑穴习性及产量的影响。试验结果表明,人类活动使得靠近主路处理田块蟹洞数量显著增加,河蟹成活率下降5.34百分点,产量降低10.58%。同时,田面水深与稻田蟹洞个数呈显著负相关,水浅导致河蟹筑穴行为增加;施氮量与河蟹产量呈正相关关系,施氮量与蟹洞个数无相关性,河蟹筑穴行为影响不大,且河蟹的大部分生育期内田面水铵氮含量也不超标。通过适当调节田间管理措施,如减少人类活动和增加田面水深等措施可达到在稻田养蟹过程中提高河蟹产量的目的。     

含斜坡扰动的轮式拖拉机路径跟踪控制方法

针对部分地区横向斜坡农田地形导致路径跟踪控制算法精度下降的问题，提出了一种包含路面坡度扰动的动力学模型与跟踪误差模型结合的轮式拖拉机行驶动态过程的控制模型，并基于此模型通过线性模型预测控制方法得到控制律，由于预测模型包含了坡度的影响，使得反馈校正能够提前补偿，有效改善了农机在坡地上的路径跟踪性能。考虑到农机在不同行驶阶段对于误差和稳定程度需求的不同，提出了自适应的模型预测方法，令Q、R值随动变化以应对不同的需求(随动变化指的是两者相对大小的变化而非绝对数值)。进行了预测区间与控制区间选择的试验，而后基于简单运动学模型的模型预测控制进行了有无自适应Q、R的对比试验，最后分别在固定斜坡角的横向斜坡路面上和在斜坡角连续变化的横向斜坡路面上进行了本文方法与基于简单运动学的模型预测控制方法对比试验。试验结果表明：自适应能显著提升控制效果；本文方法在横向斜坡路面上的路径跟踪表现明显优于基于简单运动学模型的方法，此外稳态时的稳定程度也有较大的提升。     

深松铲对砖红壤扰动行为影响的仿真与试验

针对香蕉地深松作业相关研究较少，深松铲-土壤耦合机理尚未明确等问题，结合海南热区香蕉地砖红壤土的物理特性，利用离散元虚拟仿真试验，堆积生成了耕作层、犁底层和心土层3层土壤模型，建立了滑切深松铲-土壤耕作模型，并通过对比虚拟仿真试验，研究了滑式深松铲和国标深松铲对海南香蕉地土壤的扰动情况。结果表明：在相同的作业条件下，滑式深松铲作用下的土壤颗粒在x、y和z方向的最大运动速度均明显大于国标深松铲对土壤颗粒的作用，且滑式深松铲的扰动轮廓要明显大于国标深松铲作业的扰动轮廓，同时滑式深松铲作用下土壤蓬松度和土壤扰动系数均大于国标深松铲作用产生的深松效果，进一步验证了所设计的滑式深松铲更适用于海南香蕉地的深松作业。     

非结构环境中扰动葡萄采摘点的视觉定位技术

非结构环境下采摘机器人对扰动葡萄采摘点的视觉识别定位有实际应用价值。首先基于"挠性杆-铰链-刚性杆-质量球"模型对葡萄串形态进行分析,将其扰动状态分解为XOY和YOZ 2个平面的类单摆运动,对扰动葡萄进行视频拍摄,通过对视频中多帧葡萄图像进行Otsu阈值分割得到果实和果梗,并计算出各帧图像中葡萄串的质心;对各帧图像的葡萄串质心进行曲线拟合,计算出葡萄类单摆运动的周期与摆角,从而确定当前扰动葡萄是否适合视觉定位;对可实现视觉定位的扰动葡萄,选取类单摆中间位置质心点对应的葡萄图像,对葡萄串上方矩形区域进行Canny边缘检测,再利用霍夫直线拟合结合角度约束法实现扰动葡萄采摘点的定位。视觉定位试验结果表明:自然环境中不同光照下扰动葡萄采摘点的视觉定位准确率达80%以上,为采摘机器人应用于实际生产提供了理论基础。     

深松机主要作业质量测试方法对比

研究了深松机土壤膨松度和土壤扰动系数作业质量测试方法，对地表线测绘与横断面面积计算过程进行了优化，对基于激光测距技术的仪器测量方法与传统人工测量方式进行了对比试验，结果表明，仪器测量与人工测量之间无显著差异，证明提出的优化测量方法准确可靠，可以同时适用于仪器测量和人工测量过程。仪器测量的优势是能够避免人为因素对结果的影响，最大限度采集数据，显著提高测试效率、数据处理的方便性及测量结果的准确性。      

改进麻雀搜索算法在优化林分空间结构求解中的应用

为了解决传统群智能优化算法在林分空间结构优化问题求解效率低、易陷入局部最优的缺陷。以小兴安岭地区带岭林业局东方红林场为研究区，以麻雀搜索算法为基础，采用循环混沌映射法对种群进行初始化，使麻雀种群分布更加均匀；应用萤火虫扰动策略增加了算法的搜索范围，加快算法的收敛速度，提高算法的准确性，以样地的树木数据进行了仿真实验。结果表明：森林评价指数由2.35提高到2.93,改进麻雀搜索能够快速收敛在最优值附近，跳出局部极值，有效地提高了算法的准确率和稳定性。     

干旱扰动下长期不同施肥潮土微生物群落稳定性研究

土壤微生物群落稳定性是土壤健康的重要组成部分和评价指标，揭示长期不同施肥的农田土壤微生物群落稳定性有助于指导田间施肥管理，保障农田生态系统的土壤健康和可持续发展。本研究依托中国科学院封丘农业生态实验站长期定位试验，通过对三种不同施肥处理的潮土进行干旱扰动和复水回复的培养试验，从多种微生物群落响应指标（脱氢酶活性、细菌群落alpha多样性、关键物种丰度、微生物群落结构和分子生态网络拓扑属性）分别量化和比较了不同施肥处理的微生物群落稳定性（抵抗力和回复力）。结果表明，与不施肥处理（CK）和平衡施用化肥处理（NPK）相比，有机无机肥配施处理（OM）能够显著增加微生物群落稳定性，表现在OM的微生物群落响应指标在干旱-复水过程中的变化最小，抵抗力与回复力均优于CK和NPK。复水后不同施肥处理的细菌群落alpha多样性、关键物种丰度和网络拓扑参数能够回复到初始水平，而群落结构和脱氢酶活性不能完全回复，说明细菌群落alpha多样性的回复快于群落结构和功能。本文基于多种微生物群落响应指标定量计算微生物群落的抵抗力和回复力，结果表明有机无机肥配施能显著提高微生物群落稳定性，是保障农田生态系统土壤健康和可持续发展的优良管理措施。     

红壤区输变电工程塔基扰动迹地土壤改良下的植被恢复效果研究

为了明确红壤区输变电工程塔基扰动迹地土壤改良下的植被恢复效果，设置40种土壤改良配方处理，进行室内盆栽正交试验，研究了不同土壤改良配方处理对土壤理化性质以及供试植物（黑麦、黑麦草、苦麦菜）萌发率和生长指标的影响。结果表明：不同土壤改良配方处理均可以显著提高植物的萌发率、生长高度，以及土壤有机质、有效氮、有效磷、速效钾和水分含量，降低土壤容重和pH值；最优的土壤改良处理模式为向原状表层土壤添加15%复合肥+10%河砂+0.3%熟石灰。     

基于轻小型无人机全自动正摄拍照法提取平原区输电线路塔基扰动面积的研究

为快速、准确、低成本地监测平原区输电线路塔基施工扰动面积，研究使用大疆精灵4 RTK无人机对线路塔基进行全自动正摄航拍获取塔基正摄影像DOM,利用PS软件提取塔基DOM中施工扰动范围和永久占地范围内的像元数量S_m和S_n,查询施工图获取塔基永久占地面积S_y,利用塔基施工扰动面积S_x与永久占地面积S_y的比值等于对应塔基DOM中S_m与S_n的比值关系式可快速推算出塔基施工扰动面积S_x。随机选取塔基对实际扰动面积进行实测，对比发现该方法与实测值的相对误差在2%以内，满足监测精度要求。基于轻小型无人机全自动正摄拍照法提取平原区输电线路塔基施工扰动面积具有工作效率高、成本低、精度及时效性强等优势，可为输电线路工程水土保持监测工作顺利开展提供技术支撑。