基于智能移动设备的低成本微型作物光谱反射率测量仪设计与实现

为实现作物生长信息的低成本、实时、无损监测,本研究基于光谱分析技术,选择395 nm和800 nm 2个波段,根据光学系统原理和小型化需求,进行基于智能移动设备的低功耗微型作物光谱反射率测量仪研发,包括封装壳体、光学系统和硬件电路设计及控制系统App开发;并使用积分球和ASD Fieldspec 4 Hi-Res地物光谱仪对测量仪4个通道(395 nm和800 nm太阳光接收通道和作物反射光接收通道)的测量值进行标定,并以反射率为20%、40%、60%、100%的4块标准灰度板为测量对象检验测量仪的准确性。结果表明：4个通道标定方程的决定系数均在0.998 0以上,395 nm和800 nm反射率的均方根误差分别为1.46%和1.07%,平均绝对误差分别为1.17%和0.82%;4块标准反射率灰度板在395 nm和800 nm 2个波段测得反射率的相对误差分别小于2.0%和3.6%,变异系数分别在1.36%～4.17%和0.78%～2.36%。该测量仪体积32 cm³,质量仅20 g,且具有低成本、高精度、易操作、可升级等特性,可实现基于智能移动设备的作物生长实时...     

逐日平台搭载作物生长信息传感器效果检验与评估

为验证逐日平台追踪太阳的准确性及其消除太阳高度对作物生长信息传感器影响的效果,从而解决被动光源作物生长信息监测仪器因太阳高度角变化导致反射率测量误差波动大、有效采样窗口期短等问题,在课题组前期被动光源作物生长信息传感器和逐日平台研制的基础上,通过逐日准确性试验、标准反射率以及作物冠层反射率检测对比试验,对逐日平台搭载作物生长信息传感器的实际效果进行了检验与评估。结果显示,逐日平台水平方向追踪太阳的平均偏离角度为0.592°,竖直方向追踪太阳的平均偏离角度为0.470°;当作物生长信息传感器直接测量10%、20%、40%、60%标准反射率灰度板和作物冠层反射率时,在8:00-17:00时间段内因受太阳高度角影响,传感器测量的反射率波动幅度达60.00%以上,仅中午前后(11:00-13:00)测量的反射率较为准确;当使用逐日平台搭载作物生长信息传感器测量相同对象时,8:00-17:00时间段内测得反射率均较为准确,反射率波动幅度在2.53%以内。试验结果表明,使用逐日平台能显著提升被动光源作物生长信息传感器测量的准确性,延长作物生长信息传感器日工作时间1倍以上。