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基于超声波传感器和DGPS的果树冠径检测(1)

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基于超声波技术的经济作物品质检测系统设计与实现

基于超声波技术的经济作物品质检测系统设计与实现

基于超声波技术的经济作物品质检测系统设计与实现随着工业技术的不断发展，超声波技术在经济作物品质检测领域的应用日益广泛。

基于超声波技术的经济作物品质检测系统设计与实现，能够帮助农民和经济作物生产企业提高生产效率，提高经济作物品质，降低生产成本，增加企业竞争力。

一、基于超声波探测的经济作物品质检测原理超声波技术的应用原理是利用超声波在物质中的传播速度和反射能量的差异来检测物质中的异物或缺陷。

在经济作物品质检测中，通过超声波设备对经济作物进行探测，根据超声波在经济作物中的反射能量和传播速度来判断经济作物是否存在缺陷或受到污染等问题。

目前，基于超声波技术的经济作物品质检测系统已经被广泛应用于水稻、小麦、玉米、大豆等经济作物的品质检测中。

通过超声波识别经济作物的硬度、密度、潮含量等性质，可以实现对经济作物品质的快速、准确评估。

二、基于超声波技术的经济作物品质检测系统设计基于超声波技术的经济作物品质检测系统设计需要考虑探测器、超声调节器、信号处理器和数据处理器等多个硬件设备和软件系统。

探测器是通过超声波技术进行探测的设备，需要选择具有高灵敏度和高分辨率的探测器。

超声调节器负责控制超声波的频率和振幅，需要选择具有快速响应、低噪声和稳定性能的超声调节器。

信号处理器对接收到的超声波信号进行放大、滤波和数模转换等操作，需要选择具有高速处理能力和高精度的信号处理器。

数据处理器负责对处理后的信号进行分析和处理，需要选择具有高计算能力和高稳定性的数据处理器。

三、基于超声波技术的经济作物品质检测系统实现基于超声波技术的经济作物品质检测系统的实现需要依据经济作物的种类和品质标准进行系统参数设置和数据采集。

数据采集可以使用电脑或手机等设备进行，通过超声波设备对经济作物进行探测，获取到相应的数据进行处理和分析。

针对不同的经济作物，需要根据其物理特性和品质标准进行硬件设备和软件系统的参数设置和优化。

基于超声波技术的经济作物品质检测系统的实现可以提高经济作物品质检测的准确性，同时还可以降低经济作物品质检测的成本，增加生产效率和经济效益。

基于超声波的果树冠层三维重构与体积测量

基于超声波的果树冠层三维重构与体积测量
为了克服地面不平整和拖拉机非线性行驶对果树冠层参数测量的影响该文在超声波传感器阵列测量果树冠层体积技术的基础上使用r1xd冲s空间定位技术和姿态航向参考系统通过空间坐标的平移和旋转转换直接获得以大地坐标表示的果树冠层的三维点阵云图数据通过pc机后台处理重构果树冠层三维轮廓和计算果树冠层体积并详细介绍了系统的结构与工作原理
0⎥⎥
⎢⎣ 0
0 1⎥⎦
试验时，超声波传感器对着果树方向，拖拉机沿果树
两侧行间行走，由于超声波传感器有 4 个，故来回一次 检测可得到 8 条扫描线点云。图 3 为试验检测的果树图 像，图 4 为测得的果树冠层三维点阵云图。沿着单个扫 描线点云进行果树冠层外围轮廓图形分析，可见扫描线
点云的外形与对应位置处果树图像的外形基本一致。GPS 天线安装时，高于地面 2 m，图 4 中显示的 GPS 天线轨 迹点为天线大地坐标的高程减去 2 m 的结果。试验场地 高长的杂草较少，难以对果树冠层测量产生干扰，本文
可以描述为果树冠层外围轮廓与地平面所包含的空间的
体积[4-11]。果树冠层外围轮廓由果树冠层三维重构获得，
为大地坐标系下三维空间坐标。常见的地平面工程测量
装置有 GPS、水准仪、经纬仪、全站仪、便携机等，其
中 GPS 技术为目前快速准确测量作业区域三维地形数据
的主要手段[17]。本文采用 DGPS-RTK 接收机测量地平面
标；Rst 为传感器坐标系相对于车体坐标系的旋转矩阵，
本文数值为 3×3 单位矩阵。
大地坐标系是采用 WGS-84 地心坐标系经高斯—克
吕格投影转换后的平面坐标系，再加上大地高程组成的
图 3 检测果树图像 Fig.3 Picture of fruit tree to be measured

基于超声波传感器和DGPS的果树冠径检测

基于超声波传感器和DGPS的果树冠径检测
@ 通 讯 作万者方F洪数添据胜?留 法 博 士?教 授?博 士 生 导 师?院 长?广 州 华
南 农 业 大 学 信 息 学 院 ?C>#$B!G 4I’,6F+)/-(:_ )*’970\97*(
比 试 验 QCSG也 有 学 者 等 对 超 声 波 传 感 器 在 果 树 体 积 测 量 中树冠枝叶密度和拖拉机行驶速度对测量精度的影响
第 (期
王万章等t基于超声波传感器和 X*$#的果树冠径检测
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! 材料与方法
!"! 检测系统 在 一 台 #$%&’(久 保 田 小 型 拖 拉 机 上 构 建 了 由 工
控 机)超 声 波 传 感 器)*$#接 收 机)电 子 罗 盘 等 构 成 的 果树检测系统+如图 ,-.系统采用德国倍加福+$/00/12 3 45678-公 司 的 %9:;;;&4:<&%&=,>超 声 波 传 感 器) 传感器谐振频率 (>?@A)测量范围 <;;B:;;;CC.采 用 美 国 D1ECF2/公 司 生 产 的 GH*$#DI,J<差 分 *$# 接 收 机)它 有 两 个 可 编 程 K#<J<串 口)可 输 出 符 合 LMIG&;,(J格式的多种类型的 字 符 串 信 息)也 可 接 收 基 准站发送的 KDNI #N&,;:格式差分信号.电子罗盘 是 美 国 @OP/QR/22公 司 生 产 的 @IKJ;;;数 字 罗 盘 模 块 .该 模 块 使 用 磁 阻 传 感 器 和 两 轴 倾 斜 传 感 器 来 提 供 航 向信息.多串口卡为 ISTG N$&,’(%PEU/18V2$NW系 列 串 口 卡)具 备 (个 K#&<J<串 口 的 N$&,’(% 串 口 卡) 可 用 来 连 接 数 据 采 集 设 备 或 大 部 分 串 行 设 备 到 $N或 兼容的系统上.

基于超声波传感器和DGPS的果树冠径检测

基于超声波传感器和DGPS的果树冠径检测

基于超声波传感器和DGPS的果树冠径检测王万章;洪添胜;陆永超;岳学军;张智刚;蒋国良【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2006(22)8【摘要】为实现果园果树的仿形精确喷雾,适时获取果树冠径信息,采用超声波传感器,GPS接受机和电子罗盘等在拖拉机上建立了一套果树冠径检测试验系统.并在室外对5个圆柱规则外形树冠进行了检测试验.试验分别采用4种树冠直径检测计算方法,并选择0.31 m/s和0.65 m/s两种不同拖拉机行驶速度进行检测.采用误差分析的方法检验果树冠径检测系统的实际检测效果.误差分析表明拖拉机分别以0.31 m/s和0.65 m/s速度行驶时,应用超声波探测果树树冠两个轮廓边缘计算5个树冠直径的平均相对误差分别为5.54%和5.80%.用电子罗盘和DGPS数据进行加权平均融合修正拖拉机行驶轨迹,由超声波检测到的果树两个轮廓边缘的位置信息计算果树直径,在两种检测速度下的平均相对误差为14.38%.研究结果为果树仿行喷雾控制和果园果树生长信息采集提供了技术方法.【总页数】4页(P158-161)【作者】王万章;洪添胜;陆永超;岳学军;张智刚;蒋国良【作者单位】河南农业大学机电工程学院,郑州,450002;华南农业大学工程学院,广州,510642;华南农业大学工程学院,广州,510642;华南农业大学工程学院,广州,510642;华南农业大学工程学院,广州,510642;河南农业大学机电工程学院,郑州,450002【正文语种】中文【中图分类】TP274+.53【相关文献】1.超声波传感器检测卷径的原理及其应用 [J], 何军锋;赵庆海2.基于温度和太阳辐射的番茄果型果径模拟模型 [J], 滕林;程智慧;赖琳玲;陈学进;冯武焕3.基于超声波传感器的可压缩式垃圾箱检测系统分析 [J], 何王凤; 郑智超4.基于颜色与果径特征的苹果树果实检测与分级 [J], 樊泽泽;柳倩;柴洁玮;杨晓峰;李海芳5.基于超声波传感器的木段断面轮廓检测系统 [J], 邵美芳;刘思默;王涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于激光传感器检测树冠大小的实验平台设计

基于激光传感器检测树冠大小的实验平台设计

胡培，张文爱，王秀 ， 邹伟 ，马纪琴， 李 良．基于激光传感器检测树冠大小的实验平台设计口］ ．中国农机化学报 ， ２ ０ １ ５ ， ３ ６ （ ５ａ ｎ ｇ Ｗｅ ｎ ａ ｉ ，Ｗ ａ ｎｇ Ｘｉ ｕ，Ｚｏ ｕ Ｗｅ ｉ ，Ｍ ａ Ｊ ｉ ｑ ｉ ｎ，Ｌｉ Ｌｉ ａ ｎ ｇ ．Ｅｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ａ ｎ ｏ ｐ ｙ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
摘要 ： 为 实 现 果 树 的对 靶 变 量 喷 药 ， 需 要 实 时 监 测 果树 的 树冠 大 小 ， 因此 设 计 精 确 检 测 果 树 体 积 的靶 标 体 积 检 测 系 统 该 系 统 通 过 Ｐ Ｃ机
调 节 步 进 电 机 的 转 速 及 激 光 传 感 器 的 扫 描 频率 ， 利 用 步进 电机 带 动 激 光 传 感 器 精 确 运 动 来 检 测 果 树 的 体 积 ， 同时 Ｐ Ｃ机 完 成数 据 的 显 示 、 存 储 及 分 析 。在 相 同实 验 条 件 下 ， 通 过 设 置 不 同 的 电 机转 速 和传 感 器扫 描 频 率 ， 做 了相 应 的体 积 检 测 实 验 。实 验 结 果 表 明 ， 该 系统 可 以实
ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ Ｅ Ｊ Ｊ ．Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ５ ，３ ６ （ ５ ） ： ２ ２ ７ ￣２ ３ ｏ
基 于激 光 传 感 器 检 测 树 冠 大 小 的 实验 平 台设 计 ＊

基于无线传感器网络的果园生态环境监测关键技术研究(1)

基于无线传感器网络的果园生态环境监测关键技术研究(1)

基于无线传感器网络的果园生态环境监测关键技术研究摘要无线传感器网络是传感器技术与无线通信技术的结合产物,它具有低能耗、低成本、自组织、部署方便、组网灵活等优点。

通过对果园生态环境系统采用无线传感器网络计策技术，使果园得到更加高效的信息采集，实时监控。

本文首先介绍了无线传感器网络的研究意义和发展现状，同时介绍了有关无线传感器网络的相关知识和关键技术，并对部分关键技术进行了分析和研究，最后本文提出基于无线传感器网络的果园生态环境监测关键技术研究。

关键词：无线传感器网络;生态环境系统监测;分簇算法;MAC协议;数据融合;拓扑结构THE KEY TECHNOLOGY RESEARCH OF GARDEN ECOLOGICAL ENVIRONMENT MONITORING BASED ON WIRELESS SENSOR NETWORKABSTRACTWireless sensor network (WSN) is a combination of sensor technology and wireless communication technology, it has low energy consumption, low cost, self-organization, easy deployment, flexible networking, etc. Through the orchard ecological environment system using wireless sensor network plan technology, make the orchard gets more efficient information acquisition, real-time monitoring. This paper first introduces the research significance and current situation of the development of wireless sensor network (WSN), at the same time introduced the relevant knowledge about the wireless sensor network and the key technology, and analyzed the key technologies and research, finally in this paper, based on wireless sensor network (WSN) of orchard ecological environment monitoring key technology research.KEY WORDS: Wireless sensor network (WSN); Ecological environment monitoring system; Clustering algorithm; MAC protocols; Data fusion; topology目录1绪论 (1)1.1本课题的研究背景 (1)1.2本课题的研究目的及意义 (1)1.3本文的主要工作 (2)1.4本文的组织结构 (2)2无线传感器网络的研究现状 (3)2.1国外研究现状 (3)2.2国内研究现状 (4)3无线传感器网络概述 (6)3.1无线传感器网络简介 (6)3.2无线传感器网络的特点 (7)3.3无线传感器网络的部分关键技术 (8)3.3.1分簇算法与结构 (8)3.3.2 MAC协议 (12)3.3.3数据融合 (15)4基于无线传感器网络的果园生态环境监测关键技术研究 (17)4.1数据帧格式设计 (17)4.2非均匀节点布放的链式拓扑结构设计 (17)4.3山地果园分簇拓扑结构设计 (19)4.4拟采用分簇算法构思 (20)5总结 (22)1绪论1.1本课题的研究背景随着无线传感器网络技术的发展，越来越多的领域开始应用此技术，无线传感器网络技术在农业领域的应用也变得更加普遍。

果树冠层参数实时检测系统

果树冠层参数实时检测系统俞龙;赵祚喜;洪添胜【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2009(040)0z1【摘要】为了降低农药喷施环境污染和提高水果品质,实现果园果树仿形精确喷雾,建立了一套果树冠层参数的实时检测系统.该系统主要由作物识别系统、车辆姿态系统、主控单元和数据记录单元组成,采用CAN总线进行数据通信.对5棵临近的绿篱树进行了初步的靶标距离检测试验,试验重复3次.采用4个超声波传感器分时检测,拖拉机前进速度为0.3m/s,系统采样速率为5次/s.试验表明,系统能可靠地按一定的采样速率,实时检测和记录系统载体车辆位置、姿态(地面平整度)和果树靶标的距离等数据,为精确仿形喷雾提供了一个较好的喷雾控制平台.【总页数】4页(P194-197)【作者】俞龙;赵祚喜;洪添胜【作者单位】华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室,广州,510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室,广州,510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室,广州,510642【正文语种】中文【中图分类】S24【相关文献】1.基于三维点云数据的苹果树冠层几何参数获取 [J], 郭彩玲;宗泽;张雪;刘刚2.基于虚拟仪器的果树重叠叶片LAI实时检测系统 [J], 吴伟斌;洪添胜;朱余清;代芬;李东东;张立俊3.基于不规则三棱柱分割法实时测算果树冠层体积 [J], 李鹏; 张明; 戴祥生; 王腾; 郑永强; 易时来; 吕强4.植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响 [J], 王冰洁;潘波;姜蕾;林勇;赵帅;莫宇星5.结合药液表面张力与苹果树冠层参数预测喷雾药液用量的方法及应用 [J], 张鹏九;范仁俊;刘中芳;赵劲宇;郭瑞峰;杨静;樊建斌;高越因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于传感器融合阵列的果树冠层信息采集方法

基于传感器融合阵列的果树冠层信息采集方法刘理民;王金宇;毛文华;石光智;张晓辉;姜红花【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2018(0)S1【摘要】针对果园上、中、下冠层不同稀疏度,提出一种多传感器阵列的果树冠层信息融合方法(简称传感器融合阵列),并进行了相关试验及验证。

首先设计了果园冠层宽度信息的无线采集系统,并对比分析了6种非接触式测距传感器的动态识别能力;其次采用筛选出的激光传感器及超声波传感器阵列,收集3种果园上、中、下果树冠层信息;最后选出适合3种果园的传感器融合阵列,依据Box-Benhnken中心组合试验法设计试验,对采用同种传感器阵列与传感器融合阵列测距方案进行响应面试验,并对得出的试验结果进行统计分析。

试验结果表明:影响果树整体测量精度显著性水平从大到小依次为测距方案、车体速度、果园类型。

车速为0. 3~0. 5 m/s时,与人工测量相比,采用超声波传感器阵列收集果园冠层信息,相对误差为14. 70%~20. 04%;采用激光传感器阵列时,相对误差为9. 13%~16. 02%,采用传感器融合阵列时,相对误差为4. 2%~10. 24%。

采用传感器融合阵列比单种传感器阵列精度高,更适合果园变量喷雾作业。

【总页数】8页(P347-353)【关键词】果树冠层;信息融合;传感器融合阵列;响应面试验【作者】刘理民;王金宇;毛文华;石光智;张晓辉;姜红花【作者单位】山东农业大学机械与电子工程学院;山东农业大学信息科学与工程学院;中国农业机械化科学研究院【正文语种】中文【中图分类】TP212;S66【相关文献】1.基于微型剪应力传感器阵列的边界层分离点测定方法研究 [J], 刘奎;苑伟政;邓进军;马炳和;姜澄宇2.基于微型压力传感器阵列的边界层分离点检测方法 [J], 陈爽;马炳和;苑伟政;姜澄宇3.一种基于ESM和红外传感器决策层信息融合的目标识别方法 [J], 梁旭荣;姚佩阳;储萍4.基于信息融合的阵列式触觉传感器信号处理方法研究 [J], 李嘉;刘文江;胡军;胡怀中5.基于Kinect传感器的苹果树冠层形态信息测量方法研究 [J], 汪逸飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

果树外形的检测方法

果树外形的检测方法张富贵;洪添胜;李建雄;吕敬堂;吴雪梅【摘要】在果园中进行精确喷雾时,对果树外形进行准确检测是很有必要的.为此,在分析果树外形检测机理的基础上,研究了基于超声波测距的果树外形检测方法.以3种树形为例,通过超声波传感器检测距离,得出3种理论树形.试验结果表明,以超声波传感器测得的水平距离数据作为描述果树外形的依据基本可行.所测的距离数据可作为控制喷雾机的参数之一.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2008(000)012【总页数】3页(P107-109)【关键词】果树外形;超声波传感器;距离;精确喷雾【作者】张富贵;洪添胜;李建雄;吕敬堂;吴雪梅【作者单位】南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室(华南农业大学),广州,510642;贵州大学,机械工程学院,贵阳,550003;南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室(华南农业大学),广州,510642;贵州大学,机械工程学院,贵阳,550003;贵州大学,机械工程学院,贵阳,550003;贵州大学,机械工程学院,贵阳,550003【正文语种】中文【中图分类】S491;S1220 引言随着农药喷雾技术的不断发展，对果树进行精确喷施作业是果树喷雾作业未来的发展方向，是果树由常规喷雾、微量喷雾、超低量喷雾、静电喷雾和风助喷雾发展到对靶喷雾、仿形喷雾、变量喷雾和精确喷雾的必然结果[1-5]。

对果树进行精确喷施作业，需要检测果树的生物量，如冠幅、栽植密度、高度、树叶细密程度及外形等[6-7]。

其中，果树外形决定喷雾机构的运动状态及喷雾机架的张开幅度，是进行果树精确喷雾的基础数据之一。

目前，国内外对果树外形的检测有两种方式：一是利用图像处理技术，如南京林业大学赵茂程等人开发了树形识别系统，该系统基于计算机视觉，能准确地识别出各种树形，识别率达93.8 %，在此基础上能根据有无目标及不同的目标树形输出控制信号，以控制工作的喷头，从而比较准确地控制了喷药量[8]；二是利用超声波检测距离，再以此距离为基础，进行数据处理分析，从而得到果树外形数据。

基于单目视觉与超声检测的振荡果实采摘识别与定位

基于单目视觉与超声检测的振荡果实采摘识别与定位李国利;姬长英;顾宝兴【摘要】针对采摘机器人在果实振荡情况下因难以精确定位影响采摘效率的问题,提出了一种基于单目视觉与超声检测的振荡果实识别与定位方法.首先对采集的振荡果树图像序列进行基于色差R-G的Otsu阈值分割和形态学处理,接着对图像果实区域进行灰度填充,将处理后的图像序列叠加得到复合图像和目标果实运动区域,求取振荡果实在图像运动区域的二维平衡位置坐标.然后机械手在视觉引导下运动,其末端指向振荡果实二维平衡位置坐标,同时超声传感器检测目标果实深度信息并提取超声回波信号峰峰值进行果实识别,当检测到果实处于适合采摘位置时,机械手爪抓取果实.采摘试验表明,采摘成功率为86％,验证了所采用方法的有效性,为实现采摘机器人实用化提供了参考.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2015(046)011【总页数】8页(P1-8)【关键词】采摘机器人;振荡果实;单目视觉;超声检测;识别;定位【作者】李国利;姬长英;顾宝兴【作者单位】南京农业大学工学院,南京210031;金陵科技学院机电工程学院,南京211169;南京农业大学工学院,南京210031;南京农业大学工学院,南京210031【正文语种】中文【中图分类】TP242.6+2;S122中国是水果生产大国，发展自动化收获技术、研究开发采摘机器人对降低水果采摘劳动强度、提高劳动生产率、降低生产成本具有重要意义[1-2]。

水果采摘机器人在进行果实采摘作业时，一般由视觉系统完成果实识别与定位，然后采摘机械手实施采摘。

目标果实的精确识别定位是采摘机器人成功作业的前提，国内外研究人员在这方面进行了广泛深入的研究[3-12]。

非结构化自然环境条件下的果树及果实一般并非一直处于静止状态，如自然界风力作用或采摘作业过程中果实与果树分离都会引发果实振荡。

对于振荡状况下的果实，采摘机器人通常需多次识别定位或等果实基本静止后再识别定位，这势必使单个果实平均采摘周期加长，采摘成功率和采摘效率降低。

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定在 g+东-坐标轴上电子罗盘和 *$#融合权重系数均
为 ;">^在 T+北-坐标轴上则电子罗盘去和 *$#分别为
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机 上建立了一套果树冠径检测试验系统G并在室外对 C个圆柱规则外形树冠进行了检测试验G试验分别采用 B种树冠直径
检测计算方法?并选择 #7H>IJ)和 #7$CIJ)两种不同拖拉机行驶速度进行检测G采用误差分析的方法检验果树冠径检测
系 统的实际检测效果G误差分析表明拖拉机分别以 #7H>IJ)和 #7$CIJ)速度行驶时?应用超声波探测果树树冠两个轮廓
A>E
式中 fghrr 果树树冠检测体积?IHDhrr 拖拉机
速度?IJ)Dlorr 最低处的超声波传感器检测到的树
干距离?IDlnrr 超声波传感器到果树树冠上枝叶距
离?IDlmrr 超声波的间隔距离?IDpqrr 超声波传
感器采 样 率 样 本 数?J)Dkrr 每 棵 树 超 声 波 信 号 的 采
王 万 章 >?洪 添 胜 !@ ?陆 永 超 !?岳 学 军 !?张 智 刚 !?蒋 国 良 >
A>7河南农业大学机电工程学院?郑州 BC###!D !7华南农业大学工程学院?广州 C>#$B!E
摘 要F为 实 现 果 园 果 树 的 仿 形 精 确 喷 雾?适 时 获 取 果 树 冠 径 信 息?采 用 超 声 波 传 感 器?<=2接 受 机 和 电 子 罗 盘 等 在 拖 拉
图 < 检测试验的绿篱外形图 4EH"< $1OYE2/OYZ7/Z1//8YO1C/V851EPHZ/8Z
!"\ 试验方法 检测试验分别采用 ;"J,C]8和 ;"’>C]8两 个 拖
拉 机 行 驶 速 度 .试 验 中 拖 拉 机 匀 速 直 线 行 驶 并 保 持 果 树 树 冠 到 超万声方波数传据感 器 的 距 离 在 :C 的 有 效 探 测 范 围 内.拖拉机与树冠检测相对位置如图 J.电子罗盘安装
@ 通 讯 作万者方F洪数添据胜?留 法 博 士?教 授?博 士 生 导 师?院 长?广 州 华
南 农 业 大 学 信 息 学 院 ?C>#$B!G 4I’,6F+)/-(:_ )*’970\97*(
比 试 验 QCSG也 有 学 者 等 对 超 声 波 传 感 器 在 果 树 体 积 测 量 中树冠枝叶密度和拖拉机行驶速度对测量精度的影响
样个数G
仿 形 果 树 农 药 精 确 喷 施 中 ?要 实 时 获 取 果 树 树 冠 大
小 和 轮 廓 形 状 以 及 位 置 信 息 G根 据 树 冠 信 息 控 制 仿 形 喷
雾 机构?将 农药最 大限度 地 喷 施 在 果 树 冠 层 中?减 小 果
树 以 外 的 农 药 喷 雾 损 失 G 为 此 ?在 拖 拉 机 上 构 建 了 一 套
边缘计算 C个树冠直径的平均相对误差分别为 C7CBK和 C7"#KG用电子罗盘和 ;<=2数据进行加权平均融合修正拖拉机
行驶轨迹?由超声波检测到的果树两个轮廓边缘的位置信息计算果树直径?在两种检测速度下的平均相对 误 差 为 >B7H"KG
研究结果为果树仿行喷雾控制和果园果树生长信息采集提供了技术方法G
关 键 词 F超 声 波 传 感 器 D差 分 全 球 卫 星 定 位 系 统 A;<=2ED果 园 D冠 径 D检 测
中图分类号F%=!LBM 7CH
文 献 标 识 码 FN
文 章 编 号 F>##!O$">PA!##$E#"O#>C"O#B
王万章?洪添胜?陆永超?等7基于超声波传感器和 ;<=2的果树冠径检测QRS7农业工程学报?!##$?!!A"EF>C"T>$>7 U’(: U ’(V/’(:?W-(: %,’()/0(:?X9 Y-(:*/’-?0+’67=0&.-&I’(*0-.+&00*’(-Z[\,’I0+0&I0’)9&0I0(+]’)0\ -( 96+&’)-(,*)0()-&’(\;<=2QRS7%&’()’*+,-()-.+/01234?!##$?!!A"EF>C"T >$>7A,(1/,(0)0^,+/4(:6,)/’])+&’*+E
‘引 言
精细农业果园生产管理中单棵果树是一个最小的
作 业 单 元 ?果 树 的 位 置 ?树 冠 大 小 是 果 树 施 肥 a灌 溉 和 果 树 病 虫 害 防 治 中 确 定 投 入 量 多 少 的 重 要 依 据 Q>SG例 如 叶 面 指数 X3b?树冠 体积?果 树 排 列 结 构 是 灌 溉 中 调 节 作 物 蒸 腾 量 的 重 要 因 素 ?根 据 果 树 大 小 调 节 灌 溉 用 水 量 可 以 达 到 节 水 增 收 的 目 的 G果 树 树 冠 大 小 形 状 的 检 测 方 法 有 两 种?一 种 是 采 用 高 空 摄 影 A2+0&0-)*-Z,*’0&,’6 Z/-+-:&’Z/[E和 图 像 处 理 的 方 法 ?另 外 一 种 则 是 靠 全 球 定位系统A<=2E和 超 声 波 或 激 光 技 术 在 果 园 中 对 果 树 的 大 小 位 置 进 行 检 测 Gc0&-(A!###E等 采 用 高 空 摄 影 比 例为 >FB###?分辨率为 >##II 的果园全色照片模拟图 像 处 理 G 得 到 果 园 中 果 树 的 等 高 线 图 ?从 而 计 算 出 果 树 树 冠 体 积 G这 一 方 法 的 特 点 是 便 捷 易 行 ?摄 影 费 用 低 G但 图 像 处 理 需 要 专 业 人 员?处 理 过 程 复 杂?不 能 实 时 检 测 Q!SG超 声 波 树 冠 检 测 是 靠 装 在 果 园 喷 雾 机 上 的 超 声 波 传 感 器 在 果 园 喷 雾 时 检 测 到 树 冠 的 距 离?判 断 冠 径 大 小 ?控 制 喷 雾 电 磁 阀 的 开 启 ?决 定 药 液 喷 施 量 QHSG采 用 激 光 传 感 器 可 测 量 计 算 果 树 区 域 密 度 A%&00’&0’\0(),+[E 和 高 度 以 及 树 行 体 积 ?由 于 果 树 区 域 密 度 和 喷 雾 药 液 沉 积 存 着 很 大 的 相 关 性 QBSG%9I]-A!##>E等 对 采 用 激 光 传 感器和超声波传感器检测的果树体积和人工测量的果
ik)qkrr 分别为 *$#数据坐标^pkrr 电子罗盘角度
数 据^nrr 拖 拉 机 行 驶 平 均 速 度^orr 采 样 间 隔 时
间^krr 数据序号.
经由电子罗盘信号修正后的拖拉机行驶轨迹提高
了 直 线 性)接 近 拖 拉 机 实 际 行 驶 路 线. 图 :所 示 以 ;"’>C]8的 速 度 行 驶 时)在 基 于 s*#&(:下 的 高 斯 投 影平面坐标下的拖拉机修正前后轨迹路线.
进行研究 G Q$S 现代电子信息技术的发展使应用超声波传感器和
<=2接收机对果树 大小和 位置 的快速 实时检 测成 为可 能G日本学者曾在由 <=2导航无人驾驶的果园拖拉机 上 装 上 超 声 波 传 感 器 进 行 避 障 ?并 在 拖 拉 机 行 驶 中 对 拖 拉 机 到 一 侧 果 树 树 冠 的 距 离 进 行 检 测 试 验 QLSG采 用 激 光 传感器进行果树体积检测是引入了激光树冠体积指数
第 (期
王万章等t基于超声波传感器和 X*$#的果树冠径检测
,>h
! 材料与方法
!"! 检测系统 在 一 台 #$%&’(久 保 田 小 型 拖 拉 机 上 构 建 了 由 工
控 机)超 声 波 传 感 器)*$#接 收 机)电 子 罗 盘 等 构 成 的 果树检测系统+如图 ,-.系统采用德国倍加福+$/00/12 3 45678-公 司 的 %9:;;;&4:<&%&=,>超 声 波 传 感 器) 传感器谐振频率 (>?@A)测量范围 <;;B:;;;CC.采 用 美 国 D1ECF2/公 司 生 产 的 GH*$#DI,J<差 分 *$# 接 收 机)它 有 两 个 可 编 程 K#<J<串 口)可 输 出 符 合 LMIG&;,(J格式的多种类型的 字 符 串 信 息)也 可 接 收 基 准站发送的 KDNI #N&,;:格式差分信号.电子罗盘 是 美 国 @OP/QR/22公 司 生 产 的 @IKJ;;;数 字 罗 盘 模 块 .该 模 块 使 用 磁 阻 传 感 器 和 两 轴 倾 斜 传 感 器 来 提 供 航 向信息.多串口卡为 ISTG N$&,’(%PEU/18V2$NW系 列 串 口 卡)具 备 (个 K#&<J<串 口 的 N$&,’(% 串 口 卡) 可 用 来 连 接 数 据 采 集 设 备 或 大 部 分 串 行 设 备 到 $N或 兼容的系统上.