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农业机械导航技术研究进展 被引量：196
1
作者 张漫 季宇寒 +3 位作者 李世超 曹如月 徐弘祯 张振乾 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-18,共18页
农业机械自动导航技术是实施精细农业的基础,可有效减轻农机操作人员的劳动强度,提高作业精度与作业效率。经典的农机自动导航关键技术包括定位测姿、路径规划和运动控制,针对这3项关键技术,分别阐述了基于全球导航卫星系统、惯性导航... 农业机械自动导航技术是实施精细农业的基础,可有效减轻农机操作人员的劳动强度,提高作业精度与作业效率。经典的农机自动导航关键技术包括定位测姿、路径规划和运动控制,针对这3项关键技术,分别阐述了基于全球导航卫星系统、惯性导航系统、机器视觉导航系统及多传感器信息融合的农机定位测姿方法,总结归纳了农机自动导航系统中的全局路径与局部路径规划算法,以及农机的运动学模型、导航决策控制方法、转向制动控制系统。随着信息技术的发展,农机智能导航技术受到越来越多的关注,保证作业安全与提高作业效率成为农机智能导航不同于传统自动导航的关键技术。以激光雷达和RGB相机为例综述了农机自主避障技术,并从协同导航模式、通信技术、协同控制、远程监控平台等角度阐明了多农机协同作业的关键技术。最后,结合无人农场和智慧农业对农机智能导航技术未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 农机导航 定位测姿 路径规划 运动控制 自主避障 多机协同
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基于模糊控制的农用车辆路线跟踪 被引量：83
2
作者 周建军 张漫 +3 位作者 汪懋华 刘刚 纪朝凤 张智刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期151-156,共6页
构建了自动导航模糊控制器,并详细阐述了基于模糊控制的自动转向方法。在改装的电瓶车上,开发了基于DGPS、电子罗盘和角度传感器的自动导航控制系统,并论述了其结构和工作原理,提出了直线跟踪和曲线跟踪的方法,使用简化的二轮车运动学... 构建了自动导航模糊控制器,并详细阐述了基于模糊控制的自动转向方法。在改装的电瓶车上,开发了基于DGPS、电子罗盘和角度传感器的自动导航控制系统,并论述了其结构和工作原理,提出了直线跟踪和曲线跟踪的方法,使用简化的二轮车运动学模型进行了仿真,并进行了直线跟踪和曲线跟踪试验。仿真和试验结果表明,此导航控制系统可以有效地控制电瓶车按预定的路径行走。当速度为1 m/s,直线路径跟踪时的最大偏差为0.19 m;当速度为0.8 m/s,曲线路径跟踪时的最大偏差为0.26 m。 展开更多
关键词 车辆导航 自动转向 模糊控制 全球定位系统 曲线跟踪
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基于机器视觉的苹果识别和形状特征提取 被引量：77
3
作者 司永胜 乔军 +2 位作者 刘刚 刘兆祥 高瑞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期161-165,73,共6页
提出了利用色差R-G和色差比(R-G)/(G-B)相结合的苹果识别方法。在顺光、逆光等不同情况下对拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行消除噪声、区域填充等预处理,获得苹果的轮廓图像。针对轮廓图像,采用遗传算法进行形状特征提... 提出了利用色差R-G和色差比(R-G)/(G-B)相结合的苹果识别方法。在顺光、逆光等不同情况下对拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行消除噪声、区域填充等预处理,获得苹果的轮廓图像。针对轮廓图像,采用遗传算法进行形状特征提取。采取多次运行遗传算法,并依次转换目标轮廓点为背景点的方法,处理果实图像邻接、重叠问题。实验结果表明:苹果识别方法在一定程度上消除了阴影、逆光、土壤等影响,识别率达97%。基于遗传算法的形状特征提取方法,可对邻接、重叠图像进行有效分割,快速、准确地实现苹果图像圆心坐标和半径的提取。 展开更多
关键词 苹果 机器视觉 图像识别 遗传算法 特征提取
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农业信息成像感知与深度学习应用研究进展 被引量：76
4
作者 孙红 李松 +3 位作者 李民赞 刘豪杰 乔浪 张瑶 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1-17,共17页
农业信息感知与准确的数据分析是智慧农业定量决策与管理服务的基础。现代农业中彩色、可见光近红外光谱、3D与热红外等多源和多维度的成像感知手段提供了丰富的数据源,传统研究中围绕颜色、形态、纹理、反射光谱等特征展开分析,由于样... 农业信息感知与准确的数据分析是智慧农业定量决策与管理服务的基础。现代农业中彩色、可见光近红外光谱、3D与热红外等多源和多维度的成像感知手段提供了丰富的数据源,传统研究中围绕颜色、形态、纹理、反射光谱等特征展开分析,由于样本量和特征抽象层级的局限性,对复杂背景变化及未知样本检测时,还存在噪声抑制鲁棒性不足、识别与检测模型精度不高等问题。深度学习(Deep learning,DL)是机器学习的分支之一,结合神经网络通过组合底层特征形成抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征与属性,在图像目标识别与检测中其模型检测精度与泛化能力比传统方法均有所提升。因而,DL技术在农业信息检测中的应用日益增多。为了深入分析应用DL技术驱动智慧农业继续发展的潜力和方向,本文从农业信息成像感知的数据源与DL技术应用相结合的角度出发,分别以植物识别与检测、病虫害诊断与识别、遥感区域分类与监测、果实在体检测与产品分级、动物识别与姿态检测5个研究方向总结概括DL在农业信息检测中最新的应用研究成果,展望需要加强的方面,以提升对应用DL开展农业信息检测过程的理解,促进农业信息感知技术的发展。 展开更多
关键词 成像感知 深度学习 农业数据集 卷积神经网络 农业检测
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苹果采摘机器人果实识别与定位方法 被引量：75
5
作者 司永胜 乔军 +2 位作者 刘刚 高瑞 何蓓 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期148-153,共6页
提出了利用归一化的红绿色差（R-G）/（R＋G）分割苹果的方法。对不同光照情况下拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行预处理后,获得苹果的轮廓图像。对轮廓图像采用随机圆环法进行果实圆心、半径提取。通过建立基于面积特征... 提出了利用归一化的红绿色差（R-G）/（R＋G）分割苹果的方法。对不同光照情况下拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行预处理后,获得苹果的轮廓图像。对轮廓图像采用随机圆环法进行果实圆心、半径提取。通过建立基于面积特征与极线几何相结合的匹配策略实现双目视觉下的果实定位,对于搜索区域内面积相似的果实,通过计算垂直投影的互相关函数最大值的方法,得到排序基准线,然后根据顺序一致性原则进行匹配。实验结果表明：识别算法可以较好地消除阴影、裸露土壤等影响,识别率达到92%。采用随机圆环法,可以准确地提取果实的圆心、半径。在60~150 cm的距离范围内,测量误差小于2 cm。 展开更多
关键词 苹果 采摘机器人 机器视觉 图像识别 立体匹配 特征提取
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基于改进A^*与DWA算法融合的温室机器人路径规划 被引量：74
6
作者 劳彩莲 李鹏 冯宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期14-22,共9页
根据温室环境下移动机器人作业的实时路径规划要求,提出一种基于改进A^*算法与动态窗口法相结合的温室机器人路径规划算法。针对传统A^*算法搜索算法拐点过多的问题,对关键点选取策略进行改进,融合动态窗口法,构建全局最优路径评价函数... 根据温室环境下移动机器人作业的实时路径规划要求,提出一种基于改进A^*算法与动态窗口法相结合的温室机器人路径规划算法。针对传统A^*算法搜索算法拐点过多的问题,对关键点选取策略进行改进,融合动态窗口法,构建全局最优路径评价函数,采用超声传感器进行局部避障,实现实时最优的路径规划。仿真实验结果证明,与传统A^*、Dijkstra、RRT算法相比,基于改进A^*算法的路径更为平滑和高效。真实环境下实验表明,移动机器人能够实现自主导航,跟踪误差保持在0.22 m以内、定位误差不大于0.28 m,能够满足实际需求。 展开更多
关键词 温室机器人 路径规划 改进A^*算法 动态窗口法 算法融合
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基于改进粒子群优化模糊控制的农业车辆导航系统 被引量：72
7
作者 孟庆宽 仇瑞承 +3 位作者 张漫 刘刚 张志刚 项明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期29-36,58,共9页
以采用机器视觉导航的农业车辆为研究对象,提出了一种基于改进粒子群优化自适应模糊控制的农机导航控制方法。建立了车辆2自由度转向模型和视觉预瞄模型,对车辆横向控制进行状态描述。对粒子群算法进行了改进,提高了粒子群算法的收敛速... 以采用机器视觉导航的农业车辆为研究对象,提出了一种基于改进粒子群优化自适应模糊控制的农机导航控制方法。建立了车辆2自由度转向模型和视觉预瞄模型,对车辆横向控制进行状态描述。对粒子群算法进行了改进,提高了粒子群算法的收敛速度,降低了算法计算时间。构建了自适应模糊控制器,在模糊控制器中引入加权因子,以横向偏差和航向偏差时间误差绝对值积分(ITAE)之和作为系统目标函数,通过粒子群算法计算得到最优加权因子,进而调整控制规则实现导航车辆的自适应控制。仿真和导航试验结果表明,提出的控制方法可以迅速消除横向误差,具有超调量小、响应速度快等特点,既保留了模糊控制算法的优点,又提高了系统控制品质。在相同参数条件下,与常规模糊控制相比,改进模糊控制算法导航精度显著提高。当车速为0.8/s时,直线路径跟踪最大横向偏差不超过4.2 cm,曲线路径跟踪最大横向偏差不超过5.9 cm,能够较好地满足农业车辆导航作业要求。 展开更多
关键词 农业车辆 导航 路径跟踪 自适应模糊控制 粒子群算法
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基于近红外光谱技术的土壤参数BP神经网络预测 被引量：62
8
作者 郑立华 李民赞 +2 位作者 潘娈 孙建英 唐宁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1160-1164,共5页
利用BP神经网络预测方法,建立了基于近红外光谱技术的土壤有机质含量和土壤全氮含量的分析模型。试验共测量了150个田间土壤样本的近红外光谱,首先采用局部加权散点图平滑滤波法对光谱曲线进行了平滑处理,然后根据对目标参数进行的聚类... 利用BP神经网络预测方法,建立了基于近红外光谱技术的土壤有机质含量和土壤全氮含量的分析模型。试验共测量了150个田间土壤样本的近红外光谱,首先采用局部加权散点图平滑滤波法对光谱曲线进行了平滑处理,然后根据对目标参数进行的聚类分析结果进一步平均了输入光谱,最后将反射光谱数据进行对数转换后与目标数据一起进行了归一化处理。对预处理后的光谱数据首先进行主成分分析,然后提取贡献率超过99.98%的主成分建立BP神经网络模型。对土壤有机质含量的分析结果:模型拟合精度为0.999,预测精度达到0.854。对于土壤全氮含量的分析结果:模型的拟合精度近似为1,预测精度达到了0.808。研究表明,基于近红外光谱技术的土壤参数BP神经网络预测模型具有较高的鲁棒性和较强的容错能力。 展开更多
关键词 光谱分析 土壤有机质 土壤全氮 BP神经网络
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现代通信技术在温室中的应用 被引量：53
9
作者 李莉 张彦娥 +2 位作者 汪懋华 张淼 刘卉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期195-200,共6页
现代通信技术的快速发展为温室产业进一步向集约化、规模化方向发展,信息的远程采集、实时处理与控制提供了重要支撑。越来越多的温室环境控制系统集成了各种先进的通信技术解决方案,建立了高效的管理系统。本文从有线和无线分类角度对... 现代通信技术的快速发展为温室产业进一步向集约化、规模化方向发展,信息的远程采集、实时处理与控制提供了重要支撑。越来越多的温室环境控制系统集成了各种先进的通信技术解决方案,建立了高效的管理系统。本文从有线和无线分类角度对目前较常见的现代通信技术进行阐述,对各种通信技术在温室中的应用优势与局限性进行了对比,提出了当前较常用的几种现代通信解决方案。 展开更多
关键词 温室 有线通信 无线通信 综述
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基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统 被引量：56
10
作者 刘兆祥 刘刚 +3 位作者 籍颖 张漫 孟志军 付卫强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期148-152,162,共6页
阐述了一种基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统。由PLC、电控开关液压阀和比例方向液压阀组成自动转向控制系统,设计了PD转向控制算法;为提高拖拉机自动导航的精度和稳定性,提出了一种基于遗传算法的自适应模糊控制方法,采用遗传... 阐述了一种基于自适应模糊控制的拖拉机自动导航系统。由PLC、电控开关液压阀和比例方向液压阀组成自动转向控制系统,设计了PD转向控制算法;为提高拖拉机自动导航的精度和稳定性,提出了一种基于遗传算法的自适应模糊控制方法,采用遗传算法在线优化模糊控制规则以及输出比例因子,既保留了传统模糊控制的优点,又有效改善了系统的控制品质;仿真和田间试验结果表明,该方法可以迅速消除跟踪误差,响应速度快,超调小,系统工作稳定,稳态跟踪误差不超过10 cm。 展开更多
关键词 拖拉机 模糊控制 遗传算法 自动导航 自适应控制
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基于GPS和机器视觉的组合导航定位方法 被引量：58
11
作者 陈艳 张漫 +2 位作者 马文强 刘兆祥 籍颖 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期126-130,共5页
准确、可靠的位置信息是进行农业机械自动导航的前提。该文构建了一个基于GPS和机器视觉的多传感器组合导航定位系统。在此系统中,采用GPS获取导航车的绝对位置信息、航向角度和行驶速度;机器视觉通过图像处理获取导航基准线,并得到代... 准确、可靠的位置信息是进行农业机械自动导航的前提。该文构建了一个基于GPS和机器视觉的多传感器组合导航定位系统。在此系统中,采用GPS获取导航车的绝对位置信息、航向角度和行驶速度;机器视觉通过图像处理获取导航基准线,并得到代表作物行特征的点;UKF(unscented kalman filter,无迹卡尔曼滤波)滤波器用来对上述传感器获取的信息进行滤波,并以电瓶车为平台,对滤波前后的定位效果进行对比。试验结果表明,使用UKF滤波后的定位精度和稳定性得到了改善,X方向和Y方向标准偏差分别为2.43、0.07m,定位曲线得到了平滑,克服了使用单一传感器进行定位的弊端,能够满足自动导航系统的要求。 展开更多
关键词 机器 视觉 GPS 无迹卡尔曼滤波 导航
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基于GNSS的农机自动导航路径搜索及转向控制 被引量：57
12
作者 魏爽 李世超 +3 位作者 张漫 季宇寒 项明 李民赞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期70-77,共8页
为提高农机自动导航系统性能,提出了一种基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的农机自动导航路径搜索方法和基于预瞄点搜索的纯追踪模型。根据农机不同作业需求,导航系统可选择直线路径搜索或曲线路径搜索,... 为提高农机自动导航系统性能,提出了一种基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的农机自动导航路径搜索方法和基于预瞄点搜索的纯追踪模型。根据农机不同作业需求,导航系统可选择直线路径搜索或曲线路径搜索,实现农机直线和曲线自动导航作业;建立基于预瞄点搜索的纯追踪模型,并将其用于农机转向控制,该模型不涉及复杂的控制理论,适用性较强。为验证路径搜索方法和纯追踪模型性能,以John Deere拖拉机为试验平台,进行了农机直线跟踪和转向控制导航试验。结果表明:直线路径跟踪导航试验,车速为0.8、1.0和1.2 m/s时,导航均方根误差分别为3.79、4.28和5.39 cm;转向导航试验,车速为0.6 m/s时,在弓形转弯和梨形转弯导航方式下,导航均方根误差分别为25.23和14.42 cm;与模糊控制方法对比试验,直线路径导航方式下,应用该文方法和模糊控制方法的导航均方根误差分别为4.30和5.95 cm,在曲线路径导航方式下,应用该文方法和模糊控制方法的导航均方根误差分别为13.73和21.40 cm;基于GNSS的农机自动导航路径搜索方法和预瞄点搜索的纯追踪模型可以得到较好的定位控制精度,可满足田间实际作业的要求。 展开更多
关键词 农业机械 导航 路径预设 纯追踪模型 全球导航卫星系统 试验
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基于激光雷达的巡检机器人导航系统研究 被引量：52
13
作者 季宇寒 李寒 +3 位作者 张漫 王琪 贾稼 王库 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期14-21,共8页
智能巡检机器人能够高效、可靠地完成巡检任务,降低工作人员的劳动强度,准确、稳定的导航定位是巡检机器人执行巡检任务的基础。本文研究了基于激光雷达的巡检机器人导航系统,可实现机器人在室内外环境下的地图建立、路径规划和导航定... 智能巡检机器人能够高效、可靠地完成巡检任务,降低工作人员的劳动强度,准确、稳定的导航定位是巡检机器人执行巡检任务的基础。本文研究了基于激光雷达的巡检机器人导航系统,可实现机器人在室内外环境下的地图建立、路径规划和导航定位。导航系统由远程监控平台与巡检机器人组成,远程监控平台发布巡检任务、监控机器人状态、查询与存储检测数据,巡检机器人可实现自主导航定位、遍历检测点、执行数据采集等巡检任务,二者通过无线网络实现远程数据交互。融合激光雷达与编码器信息,使用高鲁棒性Gmapping算法建立二维环境地图。根据地图与检测点信息,采用分支界定算法搜索最优巡检路线,以减少巡检时间和能源消耗。使用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法估计机器人位置和姿态,结合巡检路线,进行导航定位。根据横向偏差与航向偏差,通过经典的PID算法完成机器人驱动控制。机器人搭载可见光相机与红外相机,可对目标进行可见光通道与红外通道的融合图像检测。对巡检机器人进行了室内导航定位试验,试验结果表明,在1 m/s的速度下,位置与航向偏差的平均绝对误差(MAE)分别小于5 cm和1.1°,标准差(SD)分别小于5 cm和1.5°,能够满足巡检导航定位的要求。 展开更多
关键词 巡检机器人 导航 激光雷达
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基于无线传感器网络的温室环境监测系统 被引量：50
14
作者 李莉 李海霞 刘卉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期228-231,共4页
简述了一种结合嵌入式技术、无线传感器网络技术的温室环境信息采集与监测系统设计方案。系统控制终端基于ARM9和嵌入式Linux操作系统进行设计,用于温室环境数据的接收、实时显示和存储,通过GPRS方式实现与远程管理中心的通信。温室环... 简述了一种结合嵌入式技术、无线传感器网络技术的温室环境信息采集与监测系统设计方案。系统控制终端基于ARM9和嵌入式Linux操作系统进行设计,用于温室环境数据的接收、实时显示和存储,通过GPRS方式实现与远程管理中心的通信。温室环境数据的采集利用无线传感器网络完成,可采集温室温度、湿度、CO2含量、光照强度,基质温度和湿度等6通道参数信息。无线传感器网络的成功应用解决了传统温室使用有线方式布线繁琐的问题。 展开更多
关键词 温室环境监测 无线传感器网络 ARM9 LINUX GPRS
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基于最小二乘法的早期作物行中心线检测方法 被引量：51
15
作者 司永胜 姜国权 +2 位作者 刘刚 高瑞 刘兆祥 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期163-167,185,共6页
提出了一种基于最小二乘法的早期作物行中心线检测算法。利用G-R颜色特征因子分割作物与背景。根据作物与杂草的长度属性去除部分杂草噪声,应用垂直投影法动态检测作物行数,并提取作物行中点为特征点,获得特征点图像。利用特征点间的邻... 提出了一种基于最小二乘法的早期作物行中心线检测算法。利用G-R颜色特征因子分割作物与背景。根据作物与杂草的长度属性去除部分杂草噪声,应用垂直投影法动态检测作物行数,并提取作物行中点为特征点,获得特征点图像。利用特征点间的邻近关系对特征点进行分类,对归类后的特征点进行两次最小二乘法拟合,得到作物行中心线。对于有作物缺失的作物行,采用统计条形区域内特征点数量的方法判别检测结果的可信度。实验结果表明,算法能克服杂草和作物缺失的影响,实时地提取小麦、玉米和大豆作物行,平均每幅图像处理时间小于150 ms。 展开更多
关键词 农业机械 导航 机器视觉 图像分割 直线检测 最小二乘法
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基于蓝牙技术的温室环境监测系统设计 被引量：47
16
作者 李莉 刘刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期97-100,共4页
分析了传统温室信息采集系统的结构和特点,针对其难以安装、维护和调整的缺点,基于无线技术无需布线等方面的优势,选择蓝牙(bluetooth)技术设计了无线温室环境信息采集系统的软硬件。系统硬件由无线传感器、采集模块和监控中心组成,完... 分析了传统温室信息采集系统的结构和特点,针对其难以安装、维护和调整的缺点,基于无线技术无需布线等方面的优势,选择蓝牙(bluetooth)技术设计了无线温室环境信息采集系统的软硬件。系统硬件由无线传感器、采集模块和监控中心组成,完成信息采集,构成信息传输通道;系统软件主要完成蓝牙协议、单片机设置和控制、采集模块和监控中心通信等功能。利用蓝牙技术可以解决传统温室现场布线繁琐等问题,成为无线技术很好的应用方向。 展开更多
关键词 温室 环境监测 信息采集 蓝牙技术 无线传感器 单片机
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基于K-均值聚类的绿色苹果识别技术 被引量：50
17
作者 司永胜 刘刚 高瑞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期100-104,共5页
针对颜色和背景相近的绿色苹果,提出了一种基于K-均值聚类的苹果图像识别算法。该算法以8×8像素的正方形区域为分割单位。选择颜色差R-B作为颜色特征,选择灰度均值m,标准偏差σ和熵e作为纹理特征,形成特征向量空间。采用间隙统计... 针对颜色和背景相近的绿色苹果,提出了一种基于K-均值聚类的苹果图像识别算法。该算法以8×8像素的正方形区域为分割单位。选择颜色差R-B作为颜色特征,选择灰度均值m,标准偏差σ和熵e作为纹理特征,形成特征向量空间。采用间隙统计法确定苹果图像的最佳聚类数。将特征向量空间和最佳聚类数作为输入,运用本文算法对苹果图像进行聚类和分割。对200幅图像识别实验结果表明,在顺光和逆光情况下,算法均能实现果实与背景的有效分割,果实识别的正确率高于81%。 展开更多
关键词 苹果 机器视觉 图像识别 K-均值 间隙统计
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集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移动监测系统 被引量：45
18
作者 邓小蕾 李民赞 +2 位作者 武佳 车艳双 郑立华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期130-135,共6页
为了实现土壤水分数据的实时采集、处理、可视化与上传,开发了移动式土壤水分监测系统。系统由集成ZigBee协调器、GPS模块、GPRS模块的PDA和基于ZigBee的土壤水分传感器移动节点组成。ZigBee模块主要用于PDA和移动传感器节点间的无线通... 为了实现土壤水分数据的实时采集、处理、可视化与上传,开发了移动式土壤水分监测系统。系统由集成ZigBee协调器、GPS模块、GPRS模块的PDA和基于ZigBee的土壤水分传感器移动节点组成。ZigBee模块主要用于PDA和移动传感器节点间的无线通信,使PDA能无线获取土壤水分传感器信息,并能控制传感器供电电源的通断。GPS模块用来实时获取传感器的位置信息,为绘制土壤水分时间和空间分布图以及为精细灌溉决策系统提供支持。GPRS模块用来将绑定的节点号、经纬度信息、土壤水分信息通过TCP/IP协议上传至互联网远程上位机,以实现土壤水分时空变异的远程监测。系统既能在PDA内存储信息又能上传互联网,具有良好的便携性和可视性。性能试验结果表明,系统可实时准确远程传输测量数据,内嵌软件根据测量结果绘制的土壤水分空间变异分布图可有效指导精细灌溉。 展开更多
关键词 监测系统 土壤水分 GPS ZIGBEE GPRS 精细灌溉
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土壤成分与特性参数光谱快速检测方法及传感技术 被引量：45
19
作者 李民赞 郑立华 +1 位作者 安晓飞 孙红 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期73-87,共15页
近红外光谱技术在分析土壤成分含量以及理化特性参数方面获得了良好的预测精度。人工神经网络、遗传算法、小波变换和支持向量机等现代数据处理算法的应用,最大限度消除了光谱外界干扰、提取了光谱有效信息,使得土壤特性参数预测分析模... 近红外光谱技术在分析土壤成分含量以及理化特性参数方面获得了良好的预测精度。人工神经网络、遗传算法、小波变换和支持向量机等现代数据处理算法的应用,最大限度消除了光谱外界干扰、提取了光谱有效信息,使得土壤特性参数预测分析模型更准确、稳定。在进行土壤参数原位实时光谱检测时,如何消除土壤含水率、土壤粒度等的影响,还需要技术突破。开发便携式或车载式农田土壤光谱实时分析仪,是促进精细农业实践的重要措施,已开发的车载式土壤在线光谱仪可以实现多个土壤参数的分析,并达到了相当高的精度。进一步开发多功能土壤在线检测系统,利用土壤介电特性或机械特性与光谱特性测量结果相互补偿与校正以消除误差并提高测量精度,是未来的发展方向之一。光声光谱、激光诱导击穿光谱和太赫兹光谱技术等现代光谱分析方法在土壤成分与特性参数分析方面表现出很强的能力,开展基础研究,揭示这些光谱技术在不同土壤类型、不同土壤成分条件下的吸收特征参数,是未来的研究方向。 展开更多
关键词 土壤 近红外光谱 土壤传感器 精细农业
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自然光照下基于粒子群算法的农业机械导航路径识别 被引量：44
20
作者 孟庆宽 张漫 +2 位作者 杨耿煌 仇瑞承 项明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期11-20,共10页
针对农业机械视觉导航线提取易受光照变化影响及常规导航线识别算法实时性低、抗干扰能力差等问题,对自然光照条件下基于机器视觉的农业机械导航路径识别技术进行了研究。首先,在YCr Cb颜色模型的基础上构建与光照无关的Cg分量,选择2Cg-... 针对农业机械视觉导航线提取易受光照变化影响及常规导航线识别算法实时性低、抗干扰能力差等问题,对自然光照条件下基于机器视觉的农业机械导航路径识别技术进行了研究。首先,在YCr Cb颜色模型的基础上构建与光照无关的Cg分量,选择2Cg-Cr-Cb特征因子对图像进行灰度化处理,以降低光照变化对图像分割的影响;然后,采用改进K-means聚类方法进行图像分割,将绿色作物信息从土壤背景中分离出来,并通过形态学滤波方法滤除二值图像中存在的杂草干扰信息;最后,根据图像中作物行的特点建立作物行直线方程约束模型,利用粒子群算法对作物行直线进行寻优求解,进而得到导航线。实验结果表明,不同光照条件下对2Cg-Cr-Cb灰度图像进行图像分割,可以清晰完整地将作物从土壤背景中分离出来,分割图像受光照变化影响较小并且不会引入背景噪声;基于粒子群算法的导航线检测方法可以快速准确地提取出导航路径,对于不同农田作物和作物不同生长阶段具有较高的适应性,相比于常规导航线识别算法具有实时性高、鲁棒性好等优点。 展开更多
关键词 农业机械 机器视觉 导航路径识别 颜色模型 粒子群算法
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