植保无人机旋翼下洗气流对喷幅的影响研究

基于XV-2植保无人机,利用流体仿真,探究了该无人机旋翼下洗气流的速度分布特性。在此基础上,分析了在下洗气流影响下的雾滴运动方式,并进行实地测试。仿真分析说明:旋翼下洗气流从中心向外的流速差使流场从上向下有向外的铺展效应,使得喷幅增大,且喷幅与飞行高度成正比;旋翼外沿的卷扬气流使得喷幅范围内的雾滴沉积数出现2个峰值。试验结果表明:当飞行高度为6 m时,有效喷幅为10 m;飞行高度8 m时,有效喷幅为12 m。2种飞行高度下的雾滴分布均匀性基本一致。试验结果与仿真结果基本一致。研究结果可为无人机喷雾系统设计和航空植保作业参数的选择提供参考依据。     

基于M-K聚类法的果树上下冠层体积比测算

果树冠层体积是决定果园施药量的重要指标。针对机载LiDAR探测技术(ALS)在冠层体积测量中存在下冠层信息缺失的问题,提出运用图像处理的方法对果树上下冠层体积比进行测量。该方法运用结合马氏距离和K-means算法的M-K聚类法对图像目标区域进行分割,通过旋转积分法求得上下冠层的像素体积之比。为解决该方法对单侧冠层图像处理存在误差(25.3%)较大的问题,对果树不同侧面的多幅图像进行测算,并对结果进行算术平均以提升方法的准确性与稳定性。运用所述方法对果园内23棵苹果树、20棵樱桃树进行实验,并将结果与人工测量结果进行对比分析,结果表明,该方法与人工法的测量结果间具有较好的一致性,两种果树的决定系数分别为0.775和0.832,能够用于果树冠层体积比的测量。     

基于图像处理的雾滴沉积分布试验研究

针对我国喷药作业以经验为主,过量使用农药的问题,采用超红算子2R-G-B与OTSU算法结合的图像处理方法,研究叶片表面形态特征、雾滴粒径和叶片倾角3因素对雾滴沉积分布的影响。结果表明:1)该图像处理方法能有效分割雾滴与叶片背景,基于该方法的雾滴覆盖率测定结果与人工分割方法比较,相对误差5%。2)叶片表面形态特征、雾滴粒径和叶片倾角3因素对雾滴覆盖率的影响均显著。3)在相同喷量条件下,雾滴覆盖率随叶片倾角增大而减小,但当倾角增大到30°时,粒径为138.2和157.6μm的雾滴在粗糙和光滑叶片表面上的覆盖率发生突增。4)雾滴覆盖率随粒径增大而减小,但当叶片倾角大于60°时,粒径为157.6和197.1μm的雾滴在相同叶片表面上的覆盖率差异不大。5)在相同叶片倾角条件下,粒径较小的2种雾滴的覆盖率在粗糙叶片表面上最大,在光滑叶片表面上最小。所提出的基于图像处理的雾滴覆盖率测定方法,可为雾滴在叶片表面上的分布研究提供评估手段。