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摘要:无人机喷雾作业边界探测识别是无人直升机喷雾的重要内容,如果喷雾最大喷幅超过目标区域,会导致药液流失,造成环境的严重污染。为此,基于无人直升机平台,选取二维激光扫描传感器、姿态传感器等传感器搭建了一套二维激光扫描探测系统。该系统利用二维激光传感器探测无人直升机距离作物冠层和田埂的高度,计算冠层和田埂距离差值,并把高度差值作为分割阈值,实现无人直升机作业边界的提取,同时进行了田间试验验证。
摘要:建立射流混药器模型函数特性方程,理论分析不同结构参数的射流混药器混药状态下的压力比 h与混药比q的函数关系,对面积比m∈(0.86,12.76)内25种面积比的射流混药器在工作压力范围0.4~1.2MPa内5个工作压力水平下进行在线混药特性试验,分析不同面积比射流混药器的压力比与混药比的变化规律。试验结果表明:射流混药器的h -q特性曲线斜率只与面积比 m 有关,与工作压力无关;不同面积比的射流混药器的压力比h和混药比 q都呈线性递减,小面积比的射流混药器具有小混药比及高压力比的特点。定压力比 h =0.35时,只有面积比m <4.34的射流混药器处于混药工作状态( q >0),其他面积比的射流混药器均处于回流状态( q <0)。面积比 m对射流混药器的混药区间 hj影响显著,面积比m从1.34增大到4.13,混药区间 hj 从0.68衰减到0.35,降幅48.5%。以最大混药比q>0.1、混药区间hj >0.35为设计需求,射流混药器的面积比m范围为1.73~4.13。
[硕士论文] 陈加栋
农业生物环境与能源工程 江苏大学 2016(学位年度)
摘要:化学药物防治是植物保护现阶段主要的方法。减小农药用量、提高农药利用率、促进农业生物环境生态恢复是我国基本国策。航空喷雾是一种新的作业方式,能够达到地面机械无法深入的地方。无人直升机喷雾的作业高度是航空喷雾的关键参数。无人机喷雾作业边界探测识别是无人直升机喷雾的重要内容。因此,无人直升机喷雾过程准确控制作业高度、探测识别作业边界,属于我国农业生物环境与能源工程学科迫切需要解决的关键问题。
  本文在 CD-10型无人直升机平台上加装了激光传感探测系统。通过实验研究了无人机不同飞行高度和飞行速度下,激光传感信号的特征。设计喷雾试验,研究喷雾高度和喷幅之间的关系,得出扫描角度与喷雾高度的模型,优化激光探测中的扫描角度。研究了无人直升机喷雾的激光传感探测特性。主要研究工作包括以下几个方面:
  (1)无人直升机激光探测系统构建
  在现有 CD-10型无人直升机上,选取所需的传感器,并对激光传感器进行标定。选取姿态传感器和GPS传感器,组成无人直升机激光探测系统。
  (2)激光传感探测试验研究
  研究了激光传感器在土壤及作物覆盖情况下的传感特性,以及在不同前进速度下激光特性。主要结论如下:
  ①对土壤表面进行探测时,在0.5m~2.5m的范围内,距离测试的变异系数随着高度而减小。对作物冠层进行探测时,测试的变异系数随着测试的高度而减小。激光对作物冠层测试的变异系数均大于同一高度下对土壤测试的变异系数。但高度达到1.5m是两者的趋势基本一样。
  ②不同前进速度下,激光发射点到长方体上表面的距离值最小为308 mm,最大为317 mm。当速度为0.3m/s、0.5m/s、0.8m/s时,激光测得发射中心到长方体上表面距离的方差大小基本一样。速度对激光距离的测量影响不大,但会影响激光测量数据的方差值。
  (3)无人直升机田间激光传感探测试验研究
  研究了无人直升机在不同飞行高度、不同飞行速度下激光的精度和性能。主要结论如下:
  ①在同一高度下,水稻冠层数据的方差,随飞行速度的增大先变小再变大。在同一飞行速度下,水稻冠层数据的方差,随高度降低而增大。但飞行速度为2.5m/s时,方差随着高度的降低先变小再变大。
  ②当飞行速度一定时,田埂高度数据方差随高度先增大后减小。当高度一定时,田埂高度数据方差随高度先增大后减小。
  ③不同飞行速度和不同作业高度下的反射强度随着飞机飞行高度的增加,水稻反射强度减小,田埂的反射强度值基本保持不变。
  ④以水稻和田埂高度差值,作为边界识别方法的阈值。并进行试验的验证。验证结果为:信号分割点出现在1m附近,方差0.27m。在分割的过程中,在激光发射原点的左边存在许多误判点。
  (4)喷幅测定试验
  ①当高度在1.5m以下时,喷幅随着喷雾高度的增加而增加。但高度超过1.5m时,喷幅随着高度的增加而减小。
  ②当喷雾高度到达2.5m左右时,雾量峰值不明显,喷幅范围内雾滴分布变得均匀。随着喷雾高度的增加,雾滴沉积逐渐减少。当高度达到2.5m时,雾滴沉积变化不大。
摘要:施药技术涉及一种农药传递给其生物靶标的方法,精确施药技术以其应用过程的高效性得到广泛关注,本文通过对精确施药系统的探测技术、控制技术及喷雾机器的集成三个方面进行概括。文章在作物探测技术上,对超声波用于作物形貌的探测方法进行了误差分析,并推广到其余波谱及光学测量方法,特别强调了LIDAR用于树木结构特征的探测以及通过叶面积指数表征作物的密度。讨论了光谱技术用于作物病虫草害的探测方法,强调了自组织映射(SOM)、神经网络、主成分分析等分析技术。本文对喷雾精确调节技术进行了归类,强调了压力调流非线性控制技术和PWM流量控制技术,并在喷雾机上考虑了变量喷头及其控制技术。还针对喷雾机器的集成方面进行了总结。
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