無人直升機(jī)噴霧作業(yè)高度及邊界的激光傳感探測研究.pdf

1、化學(xué)藥物防治是植物保護(hù)現(xiàn)階段主要的方法。減小農(nóng)藥用量、提高農(nóng)藥利用率、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生物環(huán)境生態(tài)恢復(fù)是我國基本國策。航空噴霧是一種新的作業(yè)方式，能夠達(dá)到地面機(jī)械無法深入的地方。無人直升機(jī)噴霧的作業(yè)高度是航空噴霧的關(guān)鍵參數(shù)。無人機(jī)噴霧作業(yè)邊界探測識別是無人直升機(jī)噴霧的重要內(nèi)容。因此，無人直升機(jī)噴霧過程準(zhǔn)確控制作業(yè)高度、探測識別作業(yè)邊界，屬于我國農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程學(xué)科迫切需要解決的關(guān)鍵問題。
　　本文在 CD-10型無人直升機(jī)平臺上加裝

2、了激光傳感探測系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)研究了無人機(jī)不同飛行高度和飛行速度下，激光傳感信號的特征。設(shè)計(jì)噴霧試驗(yàn)，研究噴霧高度和噴幅之間的關(guān)系，得出掃描角度與噴霧高度的模型，優(yōu)化激光探測中的掃描角度。研究了無人直升機(jī)噴霧的激光傳感探測特性。主要研究工作包括以下幾個方面：
　　（1）無人直升機(jī)激光探測系統(tǒng)構(gòu)建
　　在現(xiàn)有 CD-10型無人直升機(jī)上，選取所需的傳感器，并對激光傳感器進(jìn)行標(biāo)定。選取姿態(tài)傳感器和GPS傳感器，組成無人直升機(jī)激光探測

3、系統(tǒng)。
　?。?）激光傳感探測試驗(yàn)研究
　　研究了激光傳感器在土壤及作物覆蓋情況下的傳感特性，以及在不同前進(jìn)速度下激光特性。主要結(jié)論如下：
　?、賹ν寥辣砻孢M(jìn)行探測時(shí)，在0.5m~2.5m的范圍內(nèi)，距離測試的變異系數(shù)隨著高度而減小。對作物冠層進(jìn)行探測時(shí)，測試的變異系數(shù)隨著測試的高度而減小。激光對作物冠層測試的變異系數(shù)均大于同一高度下對土壤測試的變異系數(shù)。但高度達(dá)到1.5m是兩者的趨勢基本一樣。
　?、诓煌斑M(jìn)速度

4、下，激光發(fā)射點(diǎn)到長方體上表面的距離值最小為308 mm，最大為317 mm。當(dāng)速度為0.3m/s、0.5m/s、0.8m/s時(shí)，激光測得發(fā)射中心到長方體上表面距離的方差大小基本一樣。速度對激光距離的測量影響不大，但會影響激光測量數(shù)據(jù)的方差值。
　?。?）無人直升機(jī)田間激光傳感探測試驗(yàn)研究
　　研究了無人直升機(jī)在不同飛行高度、不同飛行速度下激光的精度和性能。主要結(jié)論如下：
　　①在同一高度下，水稻冠層數(shù)據(jù)的方差，隨飛行速

5、度的增大先變小再變大。在同一飛行速度下，水稻冠層數(shù)據(jù)的方差，隨高度降低而增大。但飛行速度為2.5m/s時(shí)，方差隨著高度的降低先變小再變大。
　　②當(dāng)飛行速度一定時(shí)，田埂高度數(shù)據(jù)方差隨高度先增大后減小。當(dāng)高度一定時(shí)，田埂高度數(shù)據(jù)方差隨高度先增大后減小。
　　③不同飛行速度和不同作業(yè)高度下的反射強(qiáng)度隨著飛機(jī)飛行高度的增加，水稻反射強(qiáng)度減小，田埂的反射強(qiáng)度值基本保持不變。
　?、芤运竞吞锕「叨炔钪?，作為邊界識別方法的閾值。