超低空无人飞行器虚拟现实技术实现与仿真

为了远程控制超低空无人飞行器起降和监视其飞行状况,设计了基于虚拟现实技术的导航与控制方法.借助Multigen Creator软件,建立了飞行器的三维仿真模型,由DEM数据生成了地形场景,研究了三维模型的驱动方法.根据飞行器上装载的GPS接收机和其他传感检测设备实时传递的参数对虚拟环境下的飞行器模型及飞行场景进行驱动.同时给出反馈信号,控制飞行器按预定路线和姿态飞行,利用GIS技术,在数字地图上显示飞行轨迹.对飞行器的飞行轨迹和飞行姿态进行实时控制,仿真试验表明,对飞行器的远程导航控制是可行的.     

农业车辆杂草环境下视觉导航路径识别方法

在普通环境导航路径识别方法的基础上,分析了株间杂草和垄间杂草对农业车辆导航路径的影响.针对影响较大的垄间杂草环境,提出一种基于BP神经网络的杂草环境下导航路径识别方法.田间实验证明,该方法对杂草的影响具有较好的适应性,能够快速、可靠、准确地提取导航路径特征,识别率为97%,单幅图像平均耗时560ms.     

基于机器视觉的草地蝗虫识别方法

为了准确、自动地提取蝗虫信息进行蝗灾测报,提出了一种基于机器视觉的草地蝗虫识别方法,用于超低空蝗灾预警系统所自动采集的视频中草地蝗虫头数信息的提取。该方法先根据跃起草地蝗虫的背景构成,把原始图像分为天空子图像和草地子图像;然后,采用帧间差分法检测两子图像中的运动区域;最后,运用蝗虫的形态特征因子对检测的运动区域进行再分类,识别跃起蝗虫。把自动识别的跃起蝗虫头数,带入建立的跃起蝗虫头数与和地面蝗虫头数之间的数学模型中,从而得到地面蝗虫的数量,进行地面上草地蝗虫的间接计数。试验结果表明:跃起草地蝗虫的识别率为80%～100%,由建立跃起蝗虫和地面蝗虫的之间模型计算的地面草地蝗虫的精度大于80%。因此,基于机器视觉的草地蝗虫识别方法能满足蝗虫精准测报的要求。     

基于机器视觉的苗期杂草实时分割算法

对利用植物的位置来识别作物苗期田间杂草的方法进行了研究。根据苗期田间植物的位置特征 ,建立了基于机器视觉的分割苗期田间杂草的算法 DBW。通过比较分析各种算法的分割效果图和所耗费的时间 ,运用超绿色法灰度化原始图像 ,然后应用最大方差自动取阈法二值化图像 ,最后运用种子填充算法分割作物和杂草。研究表明 ,算法 DBW在实时性方面表现出一定的优越性 ,处理一幅 5 4 4× 117像素的图像只需大约 6 0 ms     

近红外光谱分析中定标集样品挑选方法研究

介绍了目前常见的几种定标集样品挑选方法：含量梯度法、Duplex法和Kennard-Stone法,并提出了新的挑选方法：GN距离法.该方法以全局距离来界定定标集样品范围,以邻域距离来剔除相似样品,根据不同的全局和邻域距离组合挑选出定标集样品建模,根据计算所得最小交叉验证误差SECV来确定最合理的定标集样品.通过实例,讨论比较了上述4种方法优缺点.结果表明：GN距离法能够在保持原始样品集覆盖范围的基础上,适量剔除异常样品,GN距离法挑选出的定标集所建模型具有较低的模型复杂度、较高的相关系数和较好的模型预测能力.     

支持向量机-近红外光谱法用于真假奶粉的判别

将基于统计学理论的支持向量机(SVM)与近红外光谱分析技术相结合,对真假奶粉进行分类判别.以50个奶粉样品作为实验材料,通过SVM建立识别真假奶粉的模型.实验中采用高斯径向基函数(RBF)为核函数,根据SVM的不同输入量调整核参数建立最佳SVM模型,对学习机的38个样品识别率可达到100%,对预测集12个奶粉样品预测率可达到100%.实验表明,应用支持向量机-近红外光谱法建立判别真假奶粉的近红外定性分析模型,为真假奶粉的判别提供一个方便快捷的分析方法.     

NF-752型履带式拖拉机自动驾驶系统

为了提高自动驾驶系统对车身纵向速度和滑移工况等影响因素的自适应能力,提出了一种基于航向预估模型的路径跟踪控制算法。首先对NF-752型履带式拖拉机进行适应性改造,将其手动转向机构和无级变速机构改造为大扭矩舵机控制,通过绝对值编码器测量两侧履带转速,利用RTK-GNSS定位系统测量车辆地理位置和车身速度,结合车载计算机和底层控制器搭建了自动驾驶系统试验平台。然后以车身速度和两侧履带速度为状态变量,考虑履带滑移率建立了航向预估控制模型,进而提出了一种基于航向预估模型的路径跟踪控制方法。最后在沥青路面分别以低速（1 km/h）、中速（5 km/h）和高速（9 km/h）进行了直线路径跟踪试验,结果显示,在不同作业速度条件下,路径跟踪误差无明显差异,最大跟踪误差为-2.00 cm,标准差为0.93 cm。进行了田间曲线路径跟踪试验,结果显示,当拖拉机以6 km/h速度跟踪曲线路径时,跟踪误差优于10 cm,在滑移区域无明显误差增大现象。试验表明,提出的航向预估控制方法对作业速度有较好的适应性,一定程度上克服了滑移现象对控制精度的影响,可满足履带拖拉机耕整地作业精度要求。      

精准农业的信息获取技术

介绍了田间信息采集技术的研究概况以及在精准农业生产和农机工程中的应用。对全球定位系统GPS，遥感系统RS、联合收割机测产系统、土壤养分测量和杂草自动识别技术在精准农业体系中作为信息获取手段的研究，开发与应用情况进行了综述，并指出应用近、中红外分析技术进行土壤养分快速测量的方法将是我国土壤数字化研究的新的途径之一。     

大豆叶绿素和钾素信息的冠层光谱响应

以大豆为研究对象,结合田间试验,采用反高斯(IG)光学模型拟合红边光谱反射率,一阶微分后得到红边振幅,建立估测叶绿素含量的S函数模型,相关系数达到0.781 2.同时,采用连续统去除法提取吸收深度特征参数,运用多元统计回归的方法估算全钾含量(TK).相关系数达到0.762 5.实现了仅用特定波段光谱数据预测作物营养状况的目的,为实现田间在线检测与变量投入提供了理论依据.     

基于色度和形态特征的蝗虫信息提取技术

采用基于数字图像处理技术的蝗虫(以粤北腹露蝗为例)自动识别和计数方法,计算新型超低空蝗灾预警系统自动采集视频中的蝗虫数量.根据灰褐色蝗虫与以绿色叶片为主的栖息地之间的颜色差异,利用基于色度空间的图像分割方法从蝗虫栖息地中分割蝗虫区域,然后利用蝗虫区域面积和分散度提取单个存在的蝗虫,根据群居蝗虫个体大小基本一致的特性,由单个蝗虫的平均面积计算蝗虫数量.试验结果表明:蝗虫区域的识别计数精度大于85%.