精细农业田间信息采集关键技术的研究进展

快速、有效地采集和描述影响作物生长的田间信息,是开展精细农业实践的重要基础.随着现代信息技术的不断发展,田间信息采集技术也在快速发展和不断更新.阐述了GPS定位技术、传感技术、多传感信息融合技术、无线通讯技术等在田间定位信息、土壤属性信息、作物生长信息、环境信息和作物产量信息获取中应用的研究现状,指出现有采集技术存在的优缺点,并提出开发集各种先进技术为一体.低成本、多通道、高精度、定位快速的动态农田信息数字化智能测量装备是今后田间信息采集技术的研究方向.     

一种田间信息无线远程传输系统的设计

针对传统的田间信息采集技术耗资费时的问题,设计了一种田间信息无线远程传输系统,能够快速、经济地实现田间空间和属性信息的无线远程传输.系统集成应用先进的微控制器、GIS、GPS和GSM技术,采用AT89C52单片机为控制中心,GPS接收机为定位设备,水分测试仪作为田间信息获取传感器,GSM终端模块为信息传输媒体,为解决田间信息远距离传输的实时性问题提供了一种有效方法.     

GPS技术在大型喷灌机变量控制中的应用

目前农业生产的发展融入了许多高科技,GPS技术是导航系统的核心,是测量和控制农机械田间移动速度的重要技术。GPS技术在大型灌溉机上的应用主要体现在变量控制上,本文分析了GPS技术的定位方法,并探讨GPS技术在大型喷灌机变量控制中的测速和导航作用,介绍了基于GPS-OEM板开发的控制系统。     

手持GPS接收机定位精度的试验研究

精确定位信息是精细农业实践需要获取的重要信息之一,手持GPS以其体积小巧、携带方便、接口多等特点,已成为全天候实时定位导航的设备,通过对GPS315接收机做静态单点绝对定位和动态移动试验研究,分析了其动静态精度和误差原因,为我国在精细农业实践以及其他行业中正确合理使用手持GPS接收机提供了理论依据。     

农业机械导航中GPS-OEM板的开发与研究

为了实现农业机械的自动导航,对crescent型GPS-OEM板数据的读取和处理方法进行研究,实现了GPS-OEM板的定位功能,并提高了定位精度。通过单点静态定位试验,成功读取了GPS-OEM板的定位数据,卡尔曼滤波将GPS-OEM板的单点静态定位精度从1.165m提高到0.516m;但这一精度要用在农业机械导航中还需进一步提高。     

农田信息快速采集处理系统的开发与应用-基于袖珍计算机

为了解决精细农业中空间信息的快速获取与分析处理问题,提出并实现了基于袖珍计算机的农田信息采集处理系统。作为一种实时系统,该系统可结合全球定位系统和各种传感器,快速地测量和分析农田信息,为精细农业田间信息快速采集提供了高效的技术和手段。     

基于ARM9和GPS的农田面积测量仪设计

全球定位系统(GPS)在精细农业中起着很重要的作用,应用也越来越广泛.为此,介绍了一种基于ARM9微处理器芯片S3C2410和GPS接收模块E531的农田面积测量仪.同时,阐述了GPS农田位置信息采集模块、WINCE.NET操作系统等软硬件的设计思路和实现方法.该测量仪便于携带,具有很好的通用性和扩展性,可满足精细农业需要.     

基于单片机的田间信息采集系统的设计与实现

随着精细农业在我国的不断推广,将精细农业思想转化为实际应用也渐渐提到日程上来。为此,以精细农业中的田间数据采集为例,提出了基于PHLIPSP89C51单片机的田间信息采集系统设计方法,使之在采集外部多路串行数据的时候,同时能够采集外部多路模拟数据。试验证明,基于单片机的田间信息采集系统是可行的。     

基于CORS技术的农业机械差分定位系统设计

为满足精细农业中农业机械自动导航对高精度定位数据的需求,阐述了GPS差分定位技术在精细农业中存在的问题,并介绍了CORS技术在精细农业中的重要地位。根据分析,采用低成本的GPS板卡和4G无线通讯网络模块,设计开发了一套基于CORS技术的低成本农业机械差分定位系统,并进行了系统静态内符合精度测试和动态误差测试。试验结果表明:该系统性能稳定,在晴天和阴天2种天气情况下,其静态定位内符合精度为7~8 cm(9 5%);通过多次测量求平均值,其动态定位数据与真实值的误差不超过1 0 cm,动态符合度高,可作为高精度的位置传感器用于农业机械自动导航。     

田间作业机车工况监测系统设计

为了能够快速、准确地获取田间作业机车的现场数据,设计开发了一种集车辆定位、作业工况监测、作业面积测量和环境信息检测功能与一体的农机信息采集系统,可采用北斗和GPS组合定位方式获取机车的位置及速度等信息,并利用数据传输距离单跳可达10km的XBee PRO无线收发模块进行组网。为此,设计并优化了硬件系统结构,使用C语言编写了相应的驱动程序。上位机软件采用C#语言进行编写,通过无线收发模块与硬件系统进行远程通信,获取田间作业机车的作业工况和环境温湿度等信息,并且能够对采集的信息进行显示、存储和查询,为田间机车的智能化管理和调度提供了可靠依据。     

基于土壤基质的播种精度检测试验

研究了一种基于土壤基质的播种精度检测方法.运动的土槽台车搭载播种机将种子播种到土槽土壤上,同时机器视觉系统动态采集序列图像.采用编码器和PLC等实现台车运动距离检测,控制触发面阵摄像机采集序列图像,完成序列图像的硬件拼接;再通过图像处理拼接算法完成种子的目标识别和序列图像的拼接,得出播种机播种精度结果.试验结果表明:匹配粒距率达85％以上,正确粒距率达70％以上;经多次重复试验后,系统检测的绝对误差在4％以内.     

基于图像残差的摄像机标定精度比较

为了选择较好的摄像机标定方法,采用Bouguet和张正友的标定方法分别进行了摄像机标定,以图像残差作为精度评估标准对两种方法的标定结果比较.实际实验表明:Bouguet方法的标定精度随着标定图片数量的变化而发生变化,在使用5张图片时,标定精度最高;在同等条件下与张正友方法进行比较,Bouguet方法标定精度更高.标定精度比较结果为实际应用中的摄像机标定方法选择、标定精度评价方法和具体标定试验中图像数量的选择等提供了重要的参考.     

气象卫星降水数据在时间尺度上的精度检验

利用相关系数法及散点斜率法研究气象卫星降水数据在时间尺度上的精度检验。以黑河流域为研究区,利用25个水文站点的实测降水量在年尺度、月尺度和日尺度上验证了气象卫星降水数据的精度。结果表明:在整体上,气象卫星年降水数据和月降水数据与站点实测降水数据相关性很好,在月尺度上相关系数可以到达0.962,数据精度较高,数值上比站点实测降水量偏低,偏差相对较小。气象卫星日降水数据与站点实测降水数据相关性很差,数据精度较低,偏差相对较大。就单个站点而言,大部分站点相关系数较高,但偏差较大。     

影响简易瞬态工况法(VMAS)测量精度因素分析

控制在用车的排放已经成为共识,国家标准规定了几种在用汽车排放的测量方法,简易瞬态工况法(VMAS)是其中之一.给出了简易瞬态工况法(VMAS)检测设备系统的组成和测量原理,从设备自身、被检车辆、人为因素、燃油品质和周围环境等几个方面分析了影响简易瞬态工况法(VMAS)测量精度的因素.     

影响回弹数值仿真精度的主要因素研究

通过把影响回弹仿真精度的因素分为回弹阶段因素和来自成形阶段的因素,对各主要影响因素进行了分析研究,并通过正交试验对仿真试验方法进行了探索,得出了来自成形阶段影响回弹精度的各因素取值范围。     

尿素对土壤水分传感器测量精度的影响

土壤水分的精准测量对节水灌溉、墒情监测、水肥一体化等领域具有重要意义,土壤氮含量会影响水分传感器的测量。为了消除这种影响,设计了不同尿素质量对不同水分含量土壤样本的监测实验,采用高灵敏度水分传感器并对尿素干扰下的输出电压进行监测,通过称重法监测土壤样本的含水率,使用LCR电桥测试仪监测土壤样本的电容和电阻。为了研究氮含量影响水分测量的机理,根据实验数据建立了三元三次多项式、BP神经网络、深度学习3种预测模型,并对预测结果进行误差分析。结果表明,相同土壤含水率条件下,尿素质量与土壤水分传感器输出值呈周期性的振荡关系。3种预测模型的平均绝对误差分别为0.77%、0.64%、0.75%,BP神经网络模型有98%误差集中在0~2%区间,误差峰值仅为2.07%,确立BP神经网络模型为最佳抗尿素干扰水分预测模型。     

农作物种植格局对遥感分类精度的影响

研究不同作物种植成数、田块形状和田块破碎度对作物遥感分类精度的影响,是科学评价作物遥感分类精度的基础。采用GF-1遥感数据,以时序植被指数的主要农作物分类结果为基础,对研究区冬小麦-夏玉米作物种植区的分类精度与种植成分、田块形状和破碎度的关系进行了研究。结果表明,种植成数与分类精度呈正相关,田块破碎度、田块形状指数与分类精度呈负相关。     

基于导航系统的农业机械自动作业精度测试

精准农业是适应作物变异性农业管理的一种新概念,为了有效地实施精准农业,必须以低廉成本采用自动化方式从种植区域收集数据。该文提出了采用灵活机动的小型机器人作为精准农业实施者,降低在运动过程中对作物和土壤压实的影响。通过集成了摄像头与GPS接收器,以获得一套基本行为的自主移动机器人检查作物领域的全覆盖,路径规划者以田间轮廓和作物类型作为参考物来确定最佳的检查路线。通过试验,采用所提出的机器人改变行所需的动作,验证了采用该方式能够实现对农作物精准作业的服务。      

超声波流量计杂质对测量精度影响机理分析

水中杂质是引起超声波衰减、导致超声波流量计测量不准确的主要影响因素。采用数值模拟计算和实验研究相结合的方法,对含杂质水流的超声波流量计内部杂质分布及测量精度进行了研究。采用两相流数学模型进行内部流动的数值计算,获得了不同杂质粒径在不同流量工况下的杂质分布规律,通过实验对含杂质水流的超声波流量计的测量误差进行分析,对数值计算结果进行了验证,探知了不同杂质粒径对超声波传播中心区域的影响及超声波测量误差的影响规律。结果表明,杂质粒径在0.02 mm以下,或者流量在1.05 m3/h以上时,该工况下中心区域的杂质浓度分布基本保持一致,对超声波的传播和测量精度影响规律一致。结果可为超声波流量计在含杂质水质工况下测量精度的研究提供理论参考。