检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2019年第B07期50卷 34-39页

作者：曹如月李世超季宇寒徐弘祯张漫李民赞中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了实现对农田动态环境中多机协同导航作业的调度管理,开展了基于蚁群算法的多机协同作业任务规划研究。将多机协同作业任务规划分为2个环节:任务分配和任务序列规划。首先,采用全局与局部相结合的方法,综合考虑路径代价和任务执行能力... 详细信息

为了实现对农田动态环境中多机协同导航作业的调度管理,开展了基于蚁群算法的多机协同作业任务规划研究。将多机协同作业任务规划分为2个环节:任务分配和任务序列规划。首先,采用全局与局部相结合的方法,综合考虑路径代价和任务执行能力,建立了多机协同作业任务分配模型;然后,通过对比分析任务序列规划问题和旅行商问题,利用蚁群算法建立了农机作业的任务序列规划模型;最后,利用Matlab平台对基于蚁群算法的任务序列规划进行了仿真试验,根据涿州试验农场的实际地块信息,设置多组不同的任务集合,分析蚁群算法优化路径、各代最佳路径长度和平均长度以及适应度进化曲线。仿真结果表明,基于蚁群算法进行任务序列优化可以有效地降低路径代价,提高作业效率,算法运行时间均小于1s,满足多机协同作业的实时性需求。

关键词：多机协同任务分配任务序列规划蚁群算法仿真

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基于无人机LiDAR的农田平整地势测量方法

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农业机械学报 2021年第S01期52卷 51-57,117页

作者：金志坤景云鹏刘刚中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了提高农田平整作业中地势测量速度与精度,本文提出一种基于无人机LiDAR的农田平整地势测量方法。通过无人机搭载LiDAR测量系统,获取高精度农田地势点云数据。对采集的点云数据进行预处理,通过直通滤波方法去除z轴方向上的大量噪点。... 详细信息

为了提高农田平整作业中地势测量速度与精度,本文提出一种基于无人机LiDAR的农田平整地势测量方法。通过无人机搭载LiDAR测量系统,获取高精度农田地势点云数据。对采集的点云数据进行预处理,通过直通滤波方法去除z轴方向上的大量噪点。使用渐进式形态学滤波算法,分割农田地面点与非地面点。在保留主要农田地势信息特征的基础上,使用基于VoxelGrid滤波器的农田地势点云精简方法对农田地势点云数据进行精简。在4块不同面积的农田中,分别使用无人机LiDAR测量方式与全球导航卫星系统(GNSS)测量方式进行地势测量试验,试验结果表明,与GNSS测量真值的平整度相比,其准确度分别为94.681%、91.364%、90.588%和90.287%,与GNSS测量真值的最大高程差相比,其准确度分别为99.391%、98.167%、97.025%和98.776%,与GNSS测量真值的高差分布列相比,其准确度分别为99.307%、97.914%、98.673%和95.110%。本文提出的基于无人机LiDAR的农田地势测量方法可快速精准测量农田地势信息,可为下一步农田平整作业提供数据支持。

关键词：农田平整无人机LiDAR 点云地势测量

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基于复合纳米介导固态电极的原位土壤硝态氮检测研究

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 402-407页

作者：陈铭蓝天姚岚李莉张淼中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

采用新型纳米复合材料金纳米簇复合石墨烯为固态离子选择电极介导材料,以土壤渗出液为对象开展原位NO-3-N检测,评估了传感器寿命、灵敏性及选择性,解析了采集环境参数对渗出液硝态氮监测的影响。结果表明:电极寿命达到65 d,响应斜率为44... 详细信息

采用新型纳米复合材料金纳米簇复合石墨烯为固态离子选择电极介导材料,以土壤渗出液为对象开展原位NO-3-N检测,评估了传感器寿命、灵敏性及选择性,解析了采集环境参数对渗出液硝态氮监测的影响。结果表明:电极寿命达到65 d,响应斜率为44.02 mV/dec,对硝酸根选择性较好,对土壤中主要共存阴离子抗干扰性良好;采样探头包埋深度每下降10 cm,硝态氮质量浓度增加30~60 mg/L;含水率对渗出液硝态氮影响不明显;土壤颗粒粒径大于2.5 mm后,硝态氮质量浓度下降约19.5%;原位渗出液电极测定结果与光学法一致性较好,约为标准浸提液检测值5~6倍。

关键词：原位土壤硝态氮离子选择电极纳米介导

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基于SOM-K-means算法的番茄果实识别与定位方法

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农业机械学报 2021年第1期52卷 23-29页

作者：李寒陶涵虓崔立昊刘大为孙建桐张漫中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为解决多个番茄重叠黏连时难以识别与定位的问题,提出一种基于RGBD图像和K-means优化的自组织映射(Self-organizing map,SOM)神经网络相结合的番茄果实识别与定位方法。首先,利用RGBD相机拍摄番茄图像,对图像进行预处理,获取果实的轮廓... 详细信息

为解决多个番茄重叠黏连时难以识别与定位的问题,提出一种基于RGBD图像和K-means优化的自组织映射(Self-organizing map,SOM)神经网络相结合的番茄果实识别与定位方法。首先,利用RGBD相机拍摄番茄图像,对图像进行预处理,获取果实的轮廓信息;其次,提取果实轮廓点的平面和深度信息,筛选后进行处理;再次,将处理后的数据输入到采用K-means算法优化的SOM神经网络中,得到点云聚类结果;最后,根据聚类点,通过坐标转换得到世界坐标信息,拟合得到各个番茄的位置和轮廓形状。以果实识别的正确率和定位结果的均方根误差(RMSE)为指标对该算法进行验证和分析,采集80幅图像共366个番茄样本,正确识别率为87.2%,定位结果均方根误差(RMSE)为1.66 mm。与在二维图像上利用Hough变换进行果实识别的试验进行对比分析,进一步验证了本文方法具有较高的准确性和较强的鲁棒性。

关键词：番茄果实深度点云图像分割神经网络识别与定位 SOM-K-means算法

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变量施肥滞后时间检测与位置修正方法研究

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农业机械学报 2021年第S01期52卷 74-80页

作者：刘刚胡号黄家运张季琴中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对变量施肥位置滞后问题,在已有研究的基础上,以提高变量施肥机作业精度为目标,利用压力传感器、ArduinoUNO等设备搭建了滞后时间检测系统,并建立了落肥时间及其影响因素之间的关系模型,以该模型为数据基础提出了基于滞后距离的施肥... 详细信息

针对变量施肥位置滞后问题,在已有研究的基础上,以提高变量施肥机作业精度为目标,利用压力传感器、ArduinoUNO等设备搭建了滞后时间检测系统,并建立了落肥时间及其影响因素之间的关系模型,以该模型为数据基础提出了基于滞后距离的施肥位置修正方法。该方法利用滞后时间和作业速度计算滞后距离,当机具与网格边界距离与滞后距离相等时改变施肥状态,实现施肥位置的修正。田间试验结果表明:本文提出的滞后时间检测方法的检测精度为84.1%;建立的转速-滞后时间模型能够准确计算滞后时间,基于滞后距离的施肥位置修正方法能够有效提高施肥位置精度,施肥位置滞后距离减小了61.8%。

关键词：变量施肥滞后时间位置滞后滞后修正

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基于聚苯胺的农用柔性低阻抗pH传感芯片设计与试验

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农业工程学报 2022年第S01期38卷 184-192页

作者：王丽茹李浩榛王茜茜路逍刘刚张淼中国农业大学“智慧农业系统集成研究”教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

商用玻璃pH电极应用于农业监测中存在探头易碎、接入阻抗大、易极化等问题,该研究利用喷墨打印技术制备了基于单壁碳纳米管介导质子酸掺杂聚苯胺柔性pH传感芯片,通过交流阻抗谱法比较分析了柔性芯片与商用电极在接入阻抗及电荷转移上的... 详细信息

商用玻璃pH电极应用于农业监测中存在探头易碎、接入阻抗大、易极化等问题,该研究利用喷墨打印技术制备了基于单壁碳纳米管介导质子酸掺杂聚苯胺柔性pH传感芯片,通过交流阻抗谱法比较分析了柔性芯片与商用电极在接入阻抗及电荷转移上的优势,系统测试了柔性pH芯片在灵敏度、响应时间、稳定性、重复性、抗干扰性、弯折影响等性能参数,验证了其在无土栽培生菜营养液pH值动态监测中的应用可行性。试验结果表明:柔性pH传感芯片电荷转移阻抗约为230.8Ω,商用pH传感器达到9879Ω,两参数相差40倍以上,柔性pH传感器在频率全谱段皆表现出更为优越的仪器仪表阻抗匹配性能。在pH值2~10范围内,柔性pH传感芯片的灵敏度为–61.9 mV/pH,响应时间约为15 s,12 h内最大漂移不超过5.44 mV,重复性、抗干扰性指标理想,0°~120°弯折影响可忽略,温度变化40℃,柔性传感芯片所测pH值随温度漂移小于0.23,寿命达到14 d。连续10 d的水培生菜pH在线监测中,柔性芯片与商用电极一致性表现出良好,最大误差为0.12,可快速准确监测营养液pH值变化,具有良好农业应用前景。

关键词：柔性传感 pH 无土栽培聚苯胺接入阻抗

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基于消费级深度相机的玉米植株三维重建

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农业机械学报 2019年第7期50卷 222-228页

作者：劳彩莲杨瀚李鹏冯宇中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

根据植物表型分析对植物三维重建的需求,针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题,提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先,对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正,以获取准确的深度信息;然后,固定好相机和转盘的相对... 详细信息

根据植物表型分析对植物三维重建的需求,针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题,提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先,对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正,以获取准确的深度信息;然后,固定好相机和转盘的相对位置,精确地计算出在当前深度相机的坐标空间下、转盘旋转一个固定角度θ对应的矩阵T;最后,按旋转角θ等间隔转动转盘,获取一系列点云,并结合矩阵T实现点云拼接,完成三维重建。通过与使用商业软件Skanect的重建结果进行对比,本文重建方法只需要配准一次,还原度更高,效率更好,鲁棒性更强,满足植物形态测量需求。

关键词：玉米植株深度相机三维重建配准

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基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台设计

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农业机械学报 2022年第S01期53卷 28-35页

作者：李寒钟涛张可意王焱张漫中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为向多台农业机械协同作业应用场景提供地图和导航服务支持,设计并开发了基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台,该平台由GIS服务和农机调度2个功能模块组成。GIS模块基于GeoServer和JavaWeb提供网页端地图服务,在显示农场地图、实时标... 详细信息

为向多台农业机械协同作业应用场景提供地图和导航服务支持,设计并开发了基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台,该平台由GIS服务和农机调度2个功能模块组成。GIS模块基于GeoServer和JavaWeb提供网页端地图服务,在显示农场地图、实时标注农机位置的同时,也提供多农机导航结果的可视化显示功能;农机调度模块以路径规划算法和任务分配算法为核心,负责提供导航服务,在用户输入任务列表并调用服务的情况下,以GeoJSON格式返回各农机的任务分配以及路径规划结果。此外,为了筛选出满足平台需求且性能最优的算法,针对路径规划算法设计了算法性能对比实验,在导航距离近、中、远的3条路径上分别测试了基于A^(*)、Bellman-Ford、Dijkstra、Floyd和SPFA 5种算法的路径规划算法,并对不同算法的执行时间和最优路径长度进行了对比;针对任务分配算法设计了不同任务数量场景下的仿真对比实验,在任务数量为8、10、14、18的场景下分别测试了基于蚁群算法和遗传算法的任务分配算法,并对两者的执行速度和最优路径长度进行了对比。结果表明:基于Dijkstra算法的路径规划算法在结果最优的前提下执行速度最快,平均单次执行时间为0.25 ms。基于遗传算法的任务分配算法可以有效降低多机协同的路径代价,相较于随机生成的工作序列,路径代价减少50%~54%;相较于基于蚁群算法的任务分配算法,农机最佳路径长度减少19%~36%,执行时间减少51%~66%,平均执行时间在1 s以内。开发的多机协同导航服务平台通过使用Dijkstra算法和遗传算法分别进行路径规划和任务分配,能够基本满足多机协同作业的实时性需求。

关键词：农业机械多机协同导航任务分配路径规划 WebGIS

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基于无人机图像的玉米冠层叶绿素含量检测与分布研究

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 182-186,194页

作者：乔浪张智勇陈龙胜孙红李莉李民赞中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了快速、无损地获取大田作物叶绿素含量空间分布,基于无人机遥感技术研究了大田玉米冠层叶绿素含量检测及分布图绘制方法。利用无人机遥感技术采集了150幅大田玉米的航拍图像,并通过Pix4dmapper软件对其进行了拼接;在实验田中,等距获... 详细信息

为了快速、无损地获取大田作物叶绿素含量空间分布,基于无人机遥感技术研究了大田玉米冠层叶绿素含量检测及分布图绘制方法。利用无人机遥感技术采集了150幅大田玉米的航拍图像,并通过Pix4dmapper软件对其进行了拼接;在实验田中,等距获取80株玉米叶片样本,通过化学法萃取叶绿素,并使用分光光度计测量叶绿素含量,形成了基础数据源。在数据处理方面,采用ArcGIS软件对样本点的POS(Position and orientation system)数据与无人机图像进行匹配;对无人机拍摄的RGB图像,首先进行 R、G、B 三通道分量值提取,构建了绿红比值、绿红差值、归一化红绿差值、超绿等10种颜色特征,并计算了均值、标准偏差、平滑度、三阶矩等6种纹理特征,然后建立了基于BP(Back propagation)神经网络的玉米冠层叶绿素含量检测模型。实验结果表明,基于BP神经网络的玉米冠层叶绿素含量检测模型的均方根误差RMSE为4.465 9 mg/L,决定系数 R 2 为0.724 6。通过BP神经网络检测模型计算出大田玉米图像每个像素点的叶绿素含量,基于伪彩色技术绘制大田玉米叶绿素含量可视化分布图,分析田间玉米冠层叶绿素含量分布图可以直观区分田间道路与冠层区域,显示地块叶绿素分布差异。通过无损检测大田玉米冠层叶绿素含量及叶绿素分布可视化,可为田间作物长势评价和精细化管理提供技术支持。

关键词：玉米冠层叶绿素无人机遥感技术 BP神经网络可视化分布

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基于关键帧提取与头颈部去除的奶牛体尺测量方法

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农业机械学报 2022年第S02期53卷 226-233,259页

作者：初梦苑李孟飞李前刘刚中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为提高奶牛体尺测量的效率与精度,降低劳动强度,提出一种基于关键帧提取与头颈部去除的奶牛体尺测量方法。首先,搭建奶牛俯视深度视频采集平台,利用分水岭算法提取深度图像中的奶牛目标;其次,使用图像扫描策略获取奶牛左右两侧轮廓,利... 详细信息

为提高奶牛体尺测量的效率与精度,降低劳动强度,提出一种基于关键帧提取与头颈部去除的奶牛体尺测量方法。首先,搭建奶牛俯视深度视频采集平台,利用分水岭算法提取深度图像中的奶牛目标;其次,使用图像扫描策略获取奶牛左右两侧轮廓,利用基于霍夫变换的直线检测方法,提取图像序列中含有完整奶牛躯干的关键帧;然后,根据奶牛头部区域骨架特征判定头部是否存在,若头部存在,则基于凸包分析方法去除图像中奶牛头部,并利用多项式曲线拟合方法去除奶牛颈部;最后,根据奶牛体尺测点的空间特征,自动计算奶牛体直长、肩宽、腹宽、臀宽及体高。利用35头奶牛的2163帧深度图像对本文方法精度进行测试,结果分析表明,关键帧提取方法准确率为97.36%,可有效代替人工进行关键帧的选取;头部检测方法准确率为94.04%,提高了奶牛体尺测点定位的效率;体尺测量平均相对误差在3.3%以内。本文研究成果可提高奶牛体尺自动测量的效率与精度。

关键词：奶牛头部检测体尺测量 Kinect DK 深度图像关键帧提取

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