[发明专利]机载式作物氮素信息高密度无损采集方法

摘要

本发明涉及一种机载式作物氮素信息高密度无损采集方法，属于作物生产技术领域。主要包括采用作物氮素信息传感变送器采集作物冠层叶片氮素信息、采用随动自适应平衡调节器自动调整保持传感变送器在适宜采集的姿态、采用可调悬挂支架悬挂并调节传感变送器使之处于适宜采集的位置和方位、采用作物氮素信息无线接收器接收和存储发自传感变送器的氮素信息。机载式作物氮素信息连续采集方法能够实现以机械化的作业方式高密度获取大范围农田的“面”上信息，是目前实际生产中迫切需要的较适用的农业信息装备。

主权项

1、一种机载式作物氮素信息高密度无损采集方法，其特征在于，1)采用传感变送器采集作物氮素信息，并以无线信号发送所采集到的氮素信息；传感变送器主要由传感器、变换器和发送器组成；用传感器采集多个氮素敏感波段的作物冠层叶片反射光谱辐射量及其相应波段的背景光谱辐射量，并将各自的辐射量转化为相应的电信号量参数；传感器采用四特征敏感波段、八通道设计；每个特征敏感波段包含2个通道，分别采集该特征敏感波段的作物冠层反射光谱辐射量及其相应波段的背景光谱辐射量，并分别转化为相应的电信号参量Er和Eb；这4个特征敏感波段分别为546nm、660nm、710nm和810nm；来自传感器的电信号量进入变换器，按照式(1)计算4个波段的反射率Rλ，$R_{\mathrm{\λ}}=k_1\×k_2\×\frac{E_r}{E_b}---\left(1\right)$式(1)中，λ代表氮素敏感波段参数，分别为546nm、660nm、710nm和810nm；k1为积分响应度标定系数，由室内的传感器积分响应度标定系统标定得到；k2为光学几何修正系数，在农田采集作业前由标准白板标定后得到；用变换器将来自传感器的电信号量参数换算为作物冠层叶片的氮素营养信息，并将其转化为数字信号；变换器按照式(2)和式(3)的氮素模型计算作物叶片的氮素含量并转化为数字信号；按照式(4)和式(5)的氮素模型计算作物叶片的氮积累量并转化为数字信号；按照式(6)和式(7)的氮素模型计算作物的叶面积指数并转化为数字信号；${\mathrm{NDVI}}_{\left(\mathrm{810,710}\right)}=\frac{R_{810}-R_{710}}{R_{810}+R_{710}}---\left(2\right)$氮含量LNC：LNC＝0.1858×e4.0145×NDVI (3)DVI(810，660)＝R810-R660 (4)氮积累量LNA：LNA＝24.451×e6.151×DVI (5)DVI(810，546)＝R810-R546 (6)叶面积指数LAI：LAI＝17.688×DVI1.8581 (7)用发送器将来自变换器的氮素营养信息的数字信号打包，并按照通讯协议发出无线信号；2)采用无线接收器接收并存储来自传感变送器发出的氮素信息无线信号；无线接收器固定在驾驶室仪表盘的面板上，以方便用户的操作；无线接收器与传感变送器的距离较远，两者之间采用ZIGBEE无线协议的通讯方式，其通讯格式为：(a)无线接收器向传感变送器发送测试指令格式：起始位 命令字节 0xFF 0xFF 0xFF 前五字节异或和校验码(b)传感变送器正确接收到测试指令的确认格式：起始位 变送器应答命 0xFF 0xFF 0xFF 前五字节异或和校验码令字节(c)传感变送器向无线接收器发送氮素数据信息格式：起始位 信息类型字节 氮素数据值 前五字节异或和校验码(d)无线接收器接收到传感变送器数据信息的确认格式：起始位 主机应答命令 0xFF 0xFF 0xFF 前五字节异或和校验码。字节