复杂边界田块旋翼无人机自主作业路径规划

针对农用无人机复杂边界田块下的作业问题,提出一种对田块边界形状具有普适性意义的旋翼无人机作业路径规划算法,以快速获得凸多边形、凹多边形、带孔洞多边形甚至多个多边形形式的复杂边界田块情形下的飞行作业轨迹。首先,基于田块边界多边形顶点数据的存储规则,采用多边形分组法,区分所属不同田块的多边形,建立按区域即田块为单元进行航线计算的基础;针对单田块的内、外边界多边形,采用活性边表法实现单个多边形扫描线填充的快速求交解算,得到初始扫描线,再对处于同一航向位置上的内、外多边形两类扫描线组采用线段布尔运算“减法”操作处理,获得预设航向条件下的作业航线;以最小航线间转移路径总长度为优化目标,引入贪婪算法、凸多边形最小跨度法和步进旋转法,综合进行航线排序优化和航向优化,获得不考虑障碍物条件下的完整作业路径。为进一步扩大算法的应用范围,假设田块边界上存在障碍物,且高度大于作业高度,继续增加转移过程的安全性判断及处理算法。针对假想田块和实际田块边界的多组算法仿真试验结果表明,所设计的算法可处理各种复杂边界类型的田块;在不考虑障碍物影响时算法耗时15 ms^19.2 s;相比于只进行航线排序优化的情况,同时进行航向和航线排序优化后,航线间转移路径总长度下降了23.04%~45.98%;而考虑障碍物影响时处理耗时也在离线应用的可接受范围内。该算法的通用性、可靠性、效率和优化效果均可满足各种复杂边界二维田块无障碍物和有障碍物条件下的农用无人机作业的相关要求。

含障碍物多田块下旋翼无人机作业返航补给规划研究

针对同一区域内相邻多田块的无人机单机作业任务路径规划问题,从续航、负重等实际问题出发,考虑种肥药液和油电能源等消耗品的按需多次返航补给,提出并实现一套含障碍物多田块条件下单机多架次作业的农用旋翼无人机自主飞行作业的路径规划算法。在给出作业路径规划优化目标模型的基础上,提出“先路径、后航次”两步优化法,先以最短路径为优化目标规划初始作业路径,然后考虑消耗品按需返航后的补给与续作问题进行航次规划。针对变量喷播和恒量喷播2种喷播模式,分别提出两种作业航向方向安排原则、航线调度原则、补给方式和续作模式,规划出4种不同航向及航线调度组合策略下的初始作业路径,并在此基础上进一步给出4种不同组合补给续作优化策略下的航次安排方案。针对假想田块和真实田块的算例仿真测试结果表明,规划初始作业路径的4种优化策略能够稳定高效运行,算法耗时78~105161 ms,转移路径优化效果为10.25%~33.81%;在航次优化算法方面,算法耗时略有增加,为21170~106393 ms,转移路径优化效果为14.00%~26.27%,补给次数的最好优化效果从15次降到10次。总体来说,相同条件下完全重置+重排续作的组合策略表现较优。

核桃矿质营养研究进展

核桃是世界上栽培最广泛的坚果树种和重要的木本油料作物,近年来,我国核桃栽培规模快速扩大,但单位面积产量相对较低,养分管理措施不利是主要原因之一。本文通过综合国内外公开报道的核桃生产文献,梳理其矿质营养研究成果,以明确核桃生长的适宜土壤环境和矿质营养特征,厘清核桃必需矿质元素的营养功能及丰缺效应,为通过高效养分管理和施肥实践促进我国核桃产业提质增效提供参考。核桃对土壤环境适应性较强,强酸、强碱和盐害土经过改良也可丰产。核桃生产对矿质养分的需求较高,成年树体大量元素含量高低依次为钙、氮、钾、镁、磷、硫。以仲夏叶片含量为指标整理成年核桃主要矿质元素的丰缺标准,描述养分胁迫产生的生理性病症及其发生时期。氮、磷、钾缺乏会显著影响幼树生长,一些非生理性病害增多可能与磷、钙营养异常有关,核桃对硼和氯敏感,过量易产生毒害。已有证据显示,氮、钾、钙、硼、锌、铜与核桃产量品质形成联系紧密,磷、镁、铁、锰的产量品质效应量化尚待进一步明确。在分析核桃矿质营养研究难点、归纳发达国家工作经验基础上,提出我国核桃矿质营养研究与实践中需要加强和改进的方向。