[发明专利]一种基于高光谱实时探测技术的智能喷洒系统

说明书

本发明公开了一种基于高光谱实时探测技术的智能喷洒系统，包括作物病虫害信息提取系统和智能喷洒系统；作物病虫害信息提取系统包括遥感影像获取单元、异常探测单元和病虫害信息提取单元和信息输出反馈单元，遥感影像获取单元利用高光谱成像仪获取作物区域的高光谱遥感影像，异常探测单元对高光谱遥感影像数据逐行进行异常探测获得异常探测结果，病虫害信息提取单元对异常探测结果进行阈值判断获得作物病虫害的状况，信息输出反馈单元将作物病虫害的状况传输至智能喷洒系统；智能喷洒系统依据作物病虫害的状况对作物进行变量喷洒。本发明利用高光谱实时探测作物健康状况，以实现对作物实时变量喷洒，可以大大减少农药的施用量，做到按需喷洒。

技术领域

本发明涉及智能喷洒系统技术领域，具体涉及一种基于高光谱实时探测技术的智能喷洒系统。

背景技术

目前，使用飞机进行农田的农药喷洒、施肥越来越常见。农药、肥料喷洒的量往往是在飞机飞行前就设定好，是一个固定的量，但整个地块作物生长状况不一样，有些地方缺肥或有病虫害，但有些地方却是健康的，如果整个地块都按一个量来喷洒，势必会造成农药和肥料的浪费以及对环境的污染。

现有技术中智能喷洒系统的研究有：小型无人机机载农药变量喷洒系统设计(徐兴，2014)、无人机喷洒技术的研究(吴小伟)、农药喷洒多旋翼无人机控制系统研究(黄水长)、无人机喷洒农药控制系统设计(陈爱国)等研究的喷洒系统，均无法对作物进行实时的探测，更不能实时探测药量。

因此，本发明将从解决精准农业中对高光谱遥感信息的实时性要求出发，研究基于高光谱遥感信息实时获取的重大技术问题，研制形成面向精准农业的实时智能喷洒感系统，解决高光谱遥感信息获取过程所碰到的数据量大、处理流程长、时效性差等技术难题，为农田作物生长状况的实时监测和诊断，精准变量施肥管理技术的实施提供依据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于高光谱实时探测技术的智能喷洒系统，实时根据遥感信息获取病虫害状况，并依据此病虫害信息进行智能喷洒。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于高光谱实时探测技术的智能喷洒系统，其特征是，包括作物病虫害信息提取系统和智能喷洒系统；

作物病虫害信息提取系统包括遥感影像获取单元、异常探测单元和病虫害信息提取单元和信息输出反馈单元，遥感影像获取单元利用高光谱成像仪获取作物区域的高光谱遥感影像，异常探测单元对高光谱遥感影像数据逐行进行异常探测获得异常探测结果，病虫害信息提取单元对异常探测结果进行阈值判断获得作物病虫害的状况，信息输出反馈单元将作物病虫害的状况传输至智能喷洒系统；

智能喷洒系统依据作物病虫害的状况对作物进行变量喷洒。

进一步的，异常探测单元中采用RX异常探测方法来提取病虫害信息。

进一步的，计算第n行异常探测结果公式为：

其中r_i表示获取的第n行数据X_n的第i个像元，是n行高光谱数据的背景自相关矩阵的逆矩阵，此公式的计算结果是单个像元的探测结果。

进一步的，n行高光谱数据的背景自相关矩阵的逆矩阵的计算过程为：根据前(n-1)高光谱数据的背景自相关矩阵的逆矩阵可计算得到前(n)行数据的背景自相关矩阵的逆矩阵

式中，I为L×L维单位矩阵。

进一步的，作物病虫害信息提取系统还包括缺水状况提取单元，缺水状况提取单元根据高光谱遥感影像数据获得作物是否缺水状况。

进一步的，作物病虫害信息提取系统还包括缺肥状况提取单元，缺肥状况提取单元根据高光谱遥感影像数据获得作物是否缺肥状况。