改进APF-Informed-RRT*融合算法的无人机航迹规划

近几十年,渐近最优快速搜索随机树(RRT*)算法受到广泛关注。为了解决其收敛速度慢、生成路径代价高的问题,提出一种改进APF(Artificial Potential Field)-Informed-RRT*融合算法进行无人机航迹规划。该算法结合Informed采样策略,将随机点约束在椭圆空间内,提高搜索效率。当新算法找到最近节点后,引入改进APF生成高质量的新节点。目标点及随机采样点对生长树的最近节点产生吸引力,障碍物对其产生排斥力,然后将合力方向作为随机树生长方向,解决局部最小值的问题,大大缩短了收敛时间。将该算法与RRT*,Informed-RRT*算法进行比较,结果表明了新算法的优越性和有效性。

精准农业技术体系的研究进展与展望

该文从精准农业四大技术环节农田信息获取、农田信息管理和分析、决策分析、决策的田间实施 ,分析和评述精准农业技术体系的现状和趋势 ,总结了精准农业的效果和推广现状 ,并对精准农业的发展方向进行了展望。

精细农业田间信息采样策略

为研究田间空间变异性信息和采样策略 ,对 13.3hm2 冬小麦田以 5 0 m× 5 0 m栅格测得 6 3个数据 ;设计不同采样方案 ,用克立格法插值绘空间分布图 ,用最小显著差数法检验 ,得最佳采样方案。结果表明 ,不同田间信息应选不同采样方案 ;同种信息同采样点数和间距 ,采样位置不同 ,其变异性描述也不同 ;5 0 m× 10 0 m、15 0 m× 15 0 m右和 10 0 m× 2 0 0 m采样方案对所有田间信息都适用 ,15 0 m× 15 0 m左采样方案对速效磷、含水量和土壤密度都不适用。

精确农业田间土壤空间变异与采样方式研究

以英国 Hillsborough农业研究所附近的一块 7.9hm2的牧草地为研究区 ,采用地统计的半方差分析和克立格方法研究其空间变异性和空间插值。同时对研究田块的样点根据不同间距、不同形状进行删选 ,对不同布局状况下的结果进行统计比较 ,以获取满足一定精度下的最少采样个数和采样形状。研究结果表明 ,单纯利用样方统计 ,土壤有效钾需要 6 5个采样点 ,大致为原始采样点的一半。而在考虑空间采样形状和空间插值效果 ,再采用最小显著性差异 (L SD)进行比较 ,该田块土壤有效钾采样最好使用规则三角网布点 (样点数为 6 2个 )。

基于嵌入式组件技术的精准农业农田信息采集系统的设计与实现

基于精确地理位置的农田信息采集是实施精准农业的基础工作。介绍了一种基于掌上电脑和DGPS/背夹式GPS设备的农田信息采集系统的开发过程。该系统在MicrosofteMbeddedVisualC++3.0集成开发环境下,采用嵌入式GIS开发组件,实现了掌上电脑环境下GPS、GIS功能的集成。系统由GPS实时通讯和数据处理模块、基于WinCE的基本GIS功能模块和农田信息采集功能模块等组成模块,能够实现与DGPS设备或背夹式GPS设备的实时通讯和定位数据的解析,实现了矢量农田地理信息的显示、操作、查询等基本GIS功能,同时,系统能够采集农田地物分布和多种影响作物生长的环境差异性信息。该文还介绍了使用Microsoft数据库访问组件对象ADOCE对PocketAccess数据库的操作方法,实现了对嵌入式农田信息采集系统中农田信息的有效管理。

北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验

针对轮式田间信息采集平台在田间复杂环境下定速直线跟踪问题,设计了一种横向纠偏与纵向定速行走的运动控制器。控制系统采用低精度北斗定位模块、电子罗盘、旋转编码器、角度传感器获取田间信息采集平台的状态信息(包括位置、航向、速度、转向角)作为运动控制器的输入,通过构建的横向纠偏模糊控制器和纵向定速PID(proportion integration differentiation)控制器,实现行走过程中的横向纠偏和纵向定速行走。为获取更准确的位置信息,采用3个低精度北斗定位模块以边长1 m的等边三角形方式放置对数据求均值得到中心点定位数据的方法,将北斗接收模块的平均静态定位精度从2.06 m提高到了1.50 m,动态定位精度提高到0.78 m以内。信息采集平台田间试验结果表明:车体系统能按照规划的路径行走,在设定速度0.4 m/s时,纵向速度稳态误差小于7%,在外界扰动下响应调节时间小于3 s;以相同的速度行驶,初始横向偏距分别为1.4、2.0和2.5 m时,稳定跟踪需要的时间分别为11、15和25 s且稳定跟踪后最大横向偏距在0.31 m以内,满足农业田间信息采集的需要。该控制系统实现了信息采集平台在田间的定速直线跟踪和稳定行走,为其高效智能化作业提供了技术参考。

基于GPS-OEM模块的农田基本信息采集系统的设计与实现

为降低成本并提高获取农田基本信息的效率,设计了一种基于GPS-OEM模块,由GPS-OEM模块、单片机、键盘、LCD显示、U盘读写模块及通讯接口等组成的采集系统。试验结果表明,该系统能够进行农田位置的定位和地块长度及面积的测量;长度测量的最大相对平均误差和相对均方差分别为0.79%和3.29%,面积测量的最大相对平均误差和相对均方差分别为2.03%和11.1%,并且面积越大,测量精度越高。理论分析表明,进一步减少测量的偶然误差,将会使测量精度有更大的提高。

面向精准农业的农田地块更新地理信息系统

农田地块是农田地理要素的典型要素。为此,分析了农田地块变更的数据源及其更新形式,并提出了农田地块更新模型,以便满足不同数据源的地块更新实现的需要,最后依据农田地块更新模型设计了面向精准农业应用的农田地块更新地理信息系统的体系结构、数据库结构及其功能结构。

精准农业中农田信息传输方式的研究进展

基于农田信息传输在精准农业中的重要作用,评述了有线传输介质和无线传输介质信息传输的特点,以及不同的传输方式应用领域和研究开发前景;通过对不同的信息传输方式综合性能的比较分析,指出精准农业中信息传输存在的问题,并就今后的发展提出自己的见解。

计算机控制农业

计算机控制农业来源于“精确农业”的概念和方法。它是应用３Ｓ技术（ＲＳ、ＧＩＳ、ＧＰＳ）把客观、科学的精确性引进县或大农场尺度的农业生产过程的一套集成的农业生产技术，它的技术基础是３Ｓ技术的耦合。实施计算机控制农业除了大幅度降低投入成本外，还有效地降低对环境的污染。美国于８０年代初期提出“精确农业”或“计算机辅助农业”的概念和设想。它起源于对农场范围内，在空间上均匀地施用农业技术措施的条件下农作物单位面积产量的空间不均匀性的认识。据１９９６年的报导，应用３Ｓ技术的计算机控制农业技术在美国已经受到农场主的广泛欢迎，计算机控制农业势将成为下一世纪的一种领先的农业生产技术。计算机控制农业的关键技术包括：①空间定位的农作物产量信息采集技术；②空间定位的土壤信息实时采集技术；③农田地理信息系统实时更新技术；④空间定位的农业投入控制系统；⑤实施计算机控制农业必须开发的硬件技术。在我国及早进行计算机控制农业的基础技术储备和试验研究无疑是十分必要的。在目前中国的农业运行体制条件下，可以在开发计算机控制农业所需要的上述单项硬件技术和计算机控制农业的集成技术的同时，选择华北山前平原的一个县，或新疆建设兵团农场或黑龙江大型国营农场?

基于MATLAB的农田信息可视化实现

通过可视化技术能够直观地表现农田信息的空间变异。使用GPS接收机在农田开展定点信息采集,应用测量得到的地块高程数据,利用MATLAB的绘图功能,绘制了采样点散点图,并通过数值插值和Delaunay三角剖分两种方法实现了农田高程信息的可视化。此方法可用于土壤养分图、农田杂草以及病虫害分布图等农田地理信息的可视化表达中。

基于GPS-OEM的田间信息采集仪定位精度分析

GPS定位信息是精细农业实践需要获取的重要信息之一,GPS-OEM板与精细农业中的信息采集设备相结合进行设计开发,既可以很好地实现定位数据与属性数据的融合处理,又使设备的体积减小、成本降低,已成为人们关注的焦点。为此,自行研制了一种基于GPS-OEM板的田间信息采集仪,重点介绍了GPS定位模块的软硬件设计,并对GPS定位精度进行了分析。试验结果表明,其最大定位误差为1.51m,可以满足精细农业田间信息采集的要求,为以后采集仪的进一步研究提供了理论基础。

基于GPS技术的农田信息采集系统的现状及展望

基于GPS技术实现对农田信息的定位采集,是目前精细农业领域中重要应用之一。本文在分析了当前国外、国内相关农田信息采集系统现状的基础上,提出了国内研制开发基于GPS技术的农田信息采集系统发展思路。

GPS—OEM在精准农业领域中的应用实例

介绍了我中心开发的内置有GPS—OEM板的农田信息采集系统,指出了GPS—OEM在精准农业领域发展潜力。

丘陵山地精准农业技术体系的分析与展望

精准农业技术是科技含量最高、集成综合性最强的现代农业生产管理技术之一。其核心思想是实时采集、处理空间差异。以地理信息系统、遥感和全球卫星定位系统为主的地理信息技术是精准农业技术体系的核心技术。本文在分析了丘陵山地精准农业五大技术环节构建丘陵山地精准农业技术体系、农田信息获取、农田信息管理和分析、决策分析、决策的田间实施基础上,对丘陵山地精准农业技术体系进行了分析,并提出地理信息技术在丘陵山地精准农业方面研究的主要内容和方向。

基于MapObjects的农田信息采集与处理系统的研究

为解决精细农业中田间信息的采集与分析处理的问题,建立了一个基于MapObjects的农田信息采集与处理系统。该系统在VB开发环境下利用MapObjects和DGPS实现了农田信息采集功能;利用MapObjects的图形处理功能,实现了对已有农田信息的可视化分析和管理的功能。该系统的使用,为精细农业的开展,提供了一种新的信息采集和处理方法。

基于GPS手持机的水田信息调查系统研究

针对北方水稻种植精准管理工作中缺乏便携式田间信息调查系统的现状,在叙述了基于移动平台的农田信息调查系统开发关键技术基础上,选定了适合农田工况的硬件平台,设计了信息调查系统,开发了GPS模块的通信程序,为水稻种植精准农业技术的实施提供了前期工具。

基于ArcPad的精细农田信息采集系统设计

GPS、GIS和RS技术在精细农业方面的应用变得越来越广泛,已成为农田信息采集的核心技术。在分析农田信息分类的基础上,借助ArcPad软件,采用VBScript编程技术,开发了基于PDA平台的农田信息采集系统,实现了农田信息空间数据和属性数据的采集、查询和更新等主要功能,使农业技术人员能方便和快速地采集所需信息,为精细农业数据分析和制定耕作计划奠定坚实的基础。

世界主要国家精准农业发展概况及对中国的发展建议

中国是一个农业生产和消费大国,同时也面临着投入产出比率相对较低、环境污染等一系列问题,尤其在国际形势变化、自然灾害频发的背景下,中国传统农业生产方式亟需转型升级。在人工智能、物联网、云平台等新兴技术的带动下,精准农业孕育而生,成为了全球农业实现绿色、高产的有效途径。该文瞄准世界精准农业发展较好的发达国家和地区,通过文献梳理和总结,凝练出政府引导、信息化建设、科技支撑、新型农民培育等发达国家和地区发展精准农业的成功经验。在此基础上,着眼于中国大田种植,分析中国发展精准农业的基础,从农田配套设施及信息化建设、农业信息获取、自动变量作业系统及装备等方面充分认识中国发展精准农业的薄弱环节。该文旨在厘清中国精准农业的发展方向,借鉴国际经验,提出中国精准农业今后的发展建议,如强化政府组织领导作用、加强基础设施和信息化建设、聚焦核心技术研发、培养新型农业人才、分区域试点示范。