[发明专利]基于固定翼无人机的大范围油菜田SPAD值遥感系统及采集方法

说明书

本发明公开一种基于固定翼无人机的大范围油菜田SPAD值遥感系统，包括安装在固定翼无人机下部的控制云台、图像采集装置和POS信息传感器；控制云台具有由三个伺服电机驱动的旋转体，包括：安装在固定翼无人机下部的无人机连接固定件，活动安装在无人机连接固定件下部的壳体支架，转动配合在壳体支架内的球形保护壳，以及位于球形保护壳内且其上安装有所述图像采集装置和POS信息传感器的姿态调整环；三个伺服电机分别用于控制图像采集装置的偏转角姿态参数、俯仰角姿态参数和横滚角姿态参数。本发明还公开上述装置实现的大范围油菜田SPAD值遥感采集方法。本发明通过大范围获取农作物的光谱信息，计算菜田的SPAD指数分布图，效率高，监测范围广。

技术领域

本发明涉及无人机遥感应用领域，尤其是涉及一种基于固定翼无人机的大范围油菜田SPAD值遥感系统及采集方法。

背景技术

精细农业是现代农业发展的前沿领域之一，也是目前发展可持续农业的一类重要技术。精细农业需要大量的农作物生产环境的信息以及作物生长生理信息作为其决策的数据支持，从而实现更加高效率的农业生产模式。然而这些信息在时间和空间上分布差异大、维度多，如何快速、有效的大范围获取农情信息是实现精细农业的一项技术难题。SPAD值是其中一种比较重要的农作物生长信息。作为一种评价植物叶绿素含量的指数。它可以准确地反映该株植物的养分情况。油菜是我国重要的经济作物，了解其在生长期间的养分分布情况，能够对进一步的开展油菜种植作业提供合理有效的依据，并能对油菜未来产量做评估和预测。

传统的监测手段由人手持SPAD仪器下田对油菜各叶片进行逐一采样获得。其虽然直观简单，但是效率低下，消耗大量人力。目前，遥感技术是一种实时性高、监测范围大、对作物损害低的一种农业监测手段。对于大范围高效率获取农田信息是一种极为重要的技术手段和途径。无人机遥感是其中一个较为重要的领域。近年来，固定翼无人机技术有了突飞猛进的发展。由于固定翼无人机平台的高安全性，高效率等特点，固定翼无人机平台在如农业、测绘等民用领域均得到了极大的发展和应用。固定翼无人机平台就成为可行的农用遥感航空平台之一。然而，由于固定翼飞行平台在其飞行过程中其姿态与运动参数时常会有较大的变化，所以，该装置需要实现在固定翼无人机飞行姿态波动的情况下实现装置姿态的稳定，从而获取准确的遥感数据，以获得养分信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于固定翼无人机的大范围油菜田SPAD值遥感系统及采集方法；通过姿态稳定的图像采集装置低空采集农作物光谱信息，获得大范围高精度的油菜田SPAD指数信息。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于固定翼无人机的大范围油菜田SPAD值遥感系统，包括安装在固定翼无人机下部的控制云台、图像采集装置和POS信息传感器；

所述的控制云台具有由三个伺服电机驱动的旋转体，所述的旋转体包括：安装在固定翼无人机下部的无人机连接固定件，活动安装在无人机连接固定件下部的壳体支架，转动配合在壳体支架内的球形保护壳，以及位于球形保护壳内且其上安装有所述图像采集装置和POS信息传感器的姿态调整环；

所述的三个伺服电机包括：安装在无人机连接固定件内的第一伺服电机，用于驱动所述的壳体支架的转动以控制图像采集装置的偏转角姿态参数；

安装在壳体支架上的第二伺服电机，用于驱动所述的球形保护壳以控制图像采集装置的俯仰角姿态参数；

安装在球形保护壳内的第三伺服电机，用于驱动所述的姿态调整环以控制图像采集装置的横滚角姿态参数。

本发明中，图像采集装置，包括直流电源、可见光工业相机、多光谱工业相机、主控电脑与高容量存储设备。其通过主控电脑控制可见光工业相机与多光谱工业相机实时采集图像数据并存储于存储设备中进行分析，可得到可见光与近红外光谱图像，以此可以计算得到农作物多种植物生理信息。