以提高农业用水效率为目标的精量灌溉是未来农业灌溉的主要模式,精量灌溉的前提条件是对作物缺水的精准诊断和科学的灌溉决策。用于作物缺水诊断和灌溉决策定量指标的信息获取技术主要基于田间定点监测、地面车载移动监测及卫星遥感。无人机从根本上解决了卫星遥感由于时空分辨率低而导致的瞬时拓延、空间尺度转换、遥感参数与模型参数定量对应...
提出了基于小波变换的农田图像光照不变特征的提取算法。采用Retinex光照模型,对原始农田图像进行剪裁和归一化等预处理,选用Haar小波基多级分解预处理后的图像,从而得到图像的高低频成分;通过阈值法更新小波分解后的高频系数,重构获得多尺度反射模型,以提取光照不变特征;进行了光照不变特征提取和农作物航线获取试验。结果表明,该算法提取的特...
提出了一种基于气电混合驱动且能够全天候工作的高效率苹果收获机器人。该机器人机械臂包含5个自由度,混合使用电动和气动两种驱动方式,同时保证机械臂的准确定位和末端执行器对果实的快速柔性抓取。机器人视觉识别系统结合了机器视觉和深度神经网络方法,在提高系统鲁棒性的同时优化了系统的整体检测速度。此外,机器人配备的夜间照明系统使其能...
针对崎岖山地环境下自走式履带机器人自走姿态波动大、跟踪精度低等问题,研究了三维崎岖路面履带机器人控制方法。通过分析机器人在二维平整路面与三维崎岖路面的运动学模型,建立了降维运动学几何模型;设计了一种基于降维变系数的滑模控制方法,实现三维崎岖路面履带机器人的运动控制,并进行了平整路面与崎岖路面的路径跟踪仿真与试验。仿真结果...
针对免耕播种机在湿黏土壤条件下施肥铲回填性能弱,导致种肥同床的问题,基于最速降线原理设计了一种强制回土装置,将理论分析、虚拟仿真与试验相结合,探究强制回土装置最优结构与参数组合。应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、回流挡板间距和回流挡板与地表夹角为试验因素,以土壤回填率和单体通过性为评价指标,对影响强制回土装置作业性...
为解决水田环境下稻行弯度信息提取问题,提出一种触觉感知方法。根据除草期内水稻与杂草的生理高度及力学差异,基于弯曲传感器设计了一种稻株定位的感知梁。通过力学分析,建立了感知梁与稻株接触作用的力学模型,结合稻株抗弯强度,确定了感知梁抗弯刚度的设计原则。在此基础上,构建感知梁标定试验装置,获得了装置偏距与感知梁电压差的映射关系。...
为实现油菜轻简化精量播种,设计了一种油菜精量穴播集中排种装置。基于油菜种子的机械物理特性和精量播种要求,提出了适宜油菜穴播1~3粒的渐开线状型孔,确定了主要结构参数。应用EDEM软件构建了穴播集中排种装置仿真模型,分析了型孔长度、截面尺寸和型孔深度对充种性能的影响,发现渐开线状型孔有助于充种,且型孔长度和深度分别为3.5 mm和2.6 mm...
针对长江中下游稻油轮作区油菜直播时,土壤黏重板结且前茬水稻收获后秸秆残茬量大,机具易壅土、挂草堵塞,难以实现深施肥的难题,设计了一种油菜精量联合直播机主动防堵深施肥装置。基于主动刮削防堵原理,分析确定施肥铲入土部位曲线为与旋耕刀轴回转中心同心、包络旋耕刀末端运动轨迹的圆弧;根据深施肥铲防堵功能及铲体内肥料颗粒运动分析,确定...
针对传统方法设计纵向送苗机构难度大,缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题,设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求,建立了运动学模型与优化目标,设计纵向送苗机构优化设计软件,得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型,试制了物理样机。根据软件优化结果,运用二次正交旋...
为了解决现有行星轮系水稻钵苗移栽机构较难同时具备理想的移栽轨迹和姿态的问题,提出了正向设计与局部轨迹微调的反求设计相结合的设计方法。以非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计为例,阐述该方法的实现过程。建立行星轮系水稻钵苗移栽机构设计要求,并分析其工作原理,在前期正向设计的基础上,局部调整其移栽静轨迹,通过反求设计进一步优化...
针对水稻收获机清选作业过程中湿黏水稻脱出物易粘附、堵塞清选筛的问题,利用聚四氟乙烯涂料对清选筛面进行喷涂改性处理,设计了具有抗粘减阻性能的清选筛面。涂层改性筛面往复摩擦特性试验结果表明,涂层改性筛面与水稻秸秆的平均摩擦因数降幅达32.2%~32.7%,与稻叶的平均摩擦因数降幅达39.1%~40.2%,涂层改性筛面表现出良好的减阻特性。涂层改性...
为提高玉米收获机的对行质量,减轻驾驶员的劳动强度,设计了一套玉米收获机自动对行系统,包括自动对行感知系统和路径跟踪控制系统。感知系统由激光雷达、机械式对行传感器、陀螺转角仪等组成,激光雷达检测进入地块前的横向偏差,机械式对行传感器检测收获作业时的横向偏差,陀螺转角仪检测航向偏角。以纯追踪模型作为路径跟踪的控制方法,利用模糊...
对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静...
采用逆向工程技术,基于粘结颗粒模型,在EDEM软件中建立了三七种子离散元模型;结合台架试验和仿真试验,在EDEM软件中标定接触参数,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到三七种子与ABS塑料之间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.611、0.473和0.067;基于二次回归正交旋转组合试验的响应面优化方法,确定EDEM仿真试验中三...
综合考虑耕地的自然质量、耕作条件、形态、空间分布等,以济南市为研究区,从自然禀赋、区位条件和稳定性3个方面选取11个指标,构建耕地质量综合评价指标体系,在耕地质量综合评价的基础上,采用局部空间自相关法定量刻画耕地质量的空间集聚格局特征,采用矩阵组合法进一步将耕地质量等级和空间集聚格局类型两两组合,综合确定基本农田划定类型。研究...
以川中丘陵区为例,在提出乡村生态空间分类体系基础上,采用转移速率、动态度、转移矩阵、洛伦兹曲线和生境质量评估等方法分析传统农区生态空间在数量、组成结构和空间分布的时空演变特征及其对生境质量的影响。研究表明:川中丘陵区乡村生态空间约占国土空间总面积的98%,人均生态空间面积达1640.68 m^2;2000—2018年,乡村生态空间从88298.72 km^...
耕地边际化是耕地利用净收益从多到少的过程,而撂荒则是耕地边际化的极端表现。以河南省孟津县为例,从耕地利用的自然适宜、耕作条件与机会成本等方面,对耕地边际化的风险进行多维度评价,并运用遥感影像数据对评价结果进行验证,识别出现阶段影响耕地边际化的主导因素。结果表明:就耕地的自然适宜评价结果而言,处于高度适宜、中度适宜、低度适宜...
为探讨参数敏感性分析结果在区域尺度上表现出的不确定性问题,在温带季风气候类型黄淮海平原旱作区不同积温区内选取黄骅、商丘和驻马店3个站点,基于气象和作物生育期数据以及土壤实测数据,采用EFAST(Extended Fourier amplitude sensitivity test)方法,对WOFOST模型冬小麦和夏玉米参数进行全局敏感性分析,并对2种作物在不同生产水平和不同气候...
以乌兰布和沙漠东北缘为研究区,基于复杂网络理论、景观生态学与GIS空间分析技术,综合考虑多种因子,构建研究区的潜在生态网络(以下简称网络),分析研究区网络鲁棒性,通过随机增边、度低者优先、节点介数低者优先与最大介数节点增加捷径等4种增边策略优化网络,得出网络在不同增边策略优化前后的连接鲁棒性与恢复鲁棒性。结果显示:优化前网络连接...
为快速准确监测作物长势,以冬小麦为研究对象,获取了不同生育期的无人机高光谱影像。利用无人机高光谱数据构建光谱指数,并分析4个生育期的指数与生物量、叶面积指数以及由生物量和叶面积2个生理参数构建的长势监测指标(Growth monitoring indicator,GMI)的相关性;建立与GMI相关性较强的4个光谱指数的单指数回归模型,利用多元线性回归、偏最小二...
为了探索准确、高效地估算冬小麦地上生物量(Dry aerial mass,DAM)的方法,获取了2013—2014年和2014—2015年2个生长季的冬小麦试验数据,采用植被指数反演叶面积指数(LAI),以遥感反演LAI作为遥感与SAFY(Simple algorithm for yield estimates)模型之间的耦合变量,利用主成分分析的复合型混合演化(Shuffled complex evolution with PCA,SP-UCI)算...
探究应力波在落叶松活立木中传播的影响因素,有助于研究应力波在人工林活立木中的传播机理。依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,将活立木看作只由心材层和边材层组成的两层结构材料,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中的传播进行了模拟计算,并研究了敲击载荷频率、活立木胸径...
针对频域反射技术(FDR)传感器人工标定数据拟合误差大的问题,引入其他地区数据作为辅助数据,建立了基于迁移学习的自动标定模型。该模型将FDR目标使用地点采集的数据作为源域数据,结合辅助数据与少量源域数据,使用TrAdaBoost算法即可得到准确的FDR传感器标定模型。将面向分类问题的TrAdaBoost算法改进为适用于本文面向回归的TrAdaBoost算法,将Tr...
编制土地覆盖图需要包含精准类别划分的土地覆盖数据,传统获取方法成本高、工程量大,且效果不佳。提出一种面向无人机航拍图像的语义分割方法,用于分割不同类型的土地区域并分类,从而获取土地覆盖数据。首先,按照最新国家标准,对包含多种土地利用类型的航拍图像进行像素级标注,建立无人机高分辨率复杂土地覆盖图像数据集。然后,在语义分割模型De...
为实现小数据样本复杂田间背景下的玉米病害图像识别,提出了一种基于迁移学习的卷积神经网络玉米病害图像识别模型。在VGG-16模型的基础上,设计了全新的全连接层模块,并将VGG-16模型在ImageNet图像数据集训练好的卷积层迁移到本模型中。将收集到的玉米病害图像数据集按3∶1的比例分为训练集与测试集。为扩充图像数据,对训练集原图进行了旋转、翻...
针对目前草莓识别定位大多在简单环境下进行、识别效率较低的问题,提出利用改进的YOLOv3识别方法在复杂环境中对草莓进行连续识别检测。通过训练大量的草莓图像数据集,得到最优权值模型,其测试集的精度均值(MAP)达到87.51%;成熟草莓的识别准确率为97.14%,召回率为94.46%;未成熟草莓的识别准确率为96.51%,召回率为93.61%。在模型测试阶段,针对夜...
为解决鱼类养殖中投喂精度低的问题,提出了一种基于特征加权融合的鱼类摄食活动强度评估方法。该方法以鱼群为研究对象,利用不同摄食阶段图像的特征对摄食活动强度进行分析,避免了复杂背景中单体鱼的切割。首先,利用图像预处理技术获取前景目标,通过鱼群质心绘制出不同摄食阶段的鱼群游动轨迹;其次,分别提取图像的颜色、形状和纹理等特征;然后,...
针对中国太阳辐射站点观测数据较少的客观条件,以联合国粮农组织(FAO)建议的通过Angstrom公式及其参数计算的地表太阳辐射(Rs-c)对中国九大农业区基于Penman-Monteith(PM)公式计算的参考作物需水量(ET0-PM)的影响为目标,利用中国地面气候资料月值数据集和中国辐射月值数据集中的112个站点1957年1月—2017年3月的气象要素逐月有效观测日均值数据,...
为探寻草莓最优水肥组合,设置灌水和施肥二因素三水平共9个处理,分析不同水肥耦合对草莓产量、果实品质、水肥利用效率多个指标的影响。引入AHP层次分析法和熵权法对3类因素9个指标进行多层赋权,运用基于博弈论的组合赋权法获得各单一指标最终权重,基于TOPSIS法构建草莓综合生长评价体系,并以高产、高品质、高效为目标建立草莓水肥耦合响应数学...
为提高灌水器的抗堵塞性能,在与射流三通产生波形相同参数(周期、振幅)的高频脉冲波(正弦波、三角波、梯形波、矩形波)的条件下,以迷宫流道灌水器为研究对象,应用CFD两相流含沙量数值分析,采用k-ε湍流模型及多相流Eulerian模型,模拟高频脉冲条件下流量与压力水头关系、含沙量的瞬时分布,分析高频脉冲条件对颗粒物沉积区含沙量变化的影响。结果表...
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