多旋翼无人机风场分布及其对作物冠层光谱信息采集影响的研究
发布时间：2024-02-21 20:51
随着无人机在农业领域的推广使用,结合光谱信息采集分析的无人机遥感逐渐成为了监测农情、评估判断农田作物长势的有效手段。而多旋翼无人机在低空遥感作业时产生的风场,会造成肉眼可见的作物倒伏变形,进而影响作物冠层真实的光谱反射率信息的采集。为了探究多旋翼无人机风场分布规律及其对作物冠层光谱信息采集的影响,本论文选取水稻和油菜为研究对象,在基于无人机低空模拟平台,利用三向风场无线传感网络系统,测量不同高度下无人机旋翼下的风场分布规律。结合在不同测量点下拍摄的无风场和有风场作物冠层多光谱图像,分析飞机旋翼下方的三向风场对水稻冠层光谱信息采集的影响,并对最终试验数据进行了方差分析和回归分析。具体研究内容和成果如下:(1)开发了一种基于CC2530 ZigBee模块的三向风场无线传感网络系统,运用QT框架设计了上位机软件“Anemometer”,实时记录、存储并汇总风速数据。该系统的可靠性测试结果显示,数据平均相对误差为1.05%,单传感器的平均采样频率为1.98 Hz,而理论采样频率为2 Hz。该系统稳定性符合试验要求,可以稳定采集风场数据,能够为多旋翼无人机风场分布规律及其对作物冠层光谱信息采集影...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 无人机低空遥感的技术现状
1.2.2 无人机低空遥感技术在作物生长监测中的应用
1.2.3 无人机风场研究进展
1.2.4 无人机在作物生长监测应用中存在的问题
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.4 本章小结
第二章 三向风场无线传感网络系统开发
2.1 引言
2.2 风速传感器
2.2.1 风速传感器的选用
2.2.2 风速传感器传输协议
2.3 无线传感网络
2.3.1 微处理器和无线传输模块
2.3.2 ZigBee工作原理
2.3.3 ZigBee协议栈
2.3.4 传感器驱程序
2.3.5 终端与协调器开发
2.4 软件开发
2.4.1 软件功能
2.4.2 程序实现
2.4.3 操作说明
2.5 三向风速无线传感网络系统稳定性测试
2.6 本章小结
第三章 基于多旋翼无人机模拟平台的风场探究
3.1 引言
3.2 实验材料与设备
3.3 多旋翼无人机风场数据采集
3.4 多旋翼无人机线阵风场数据处理
3.4.1 风速矩阵行数据处理
3.4.2 风速矩阵列数据处理
3.4.3 风场宽度
3.5 本章小结
第四章 水稻和油菜冠层多光谱图像的获取与处理
4.1 引言
4.2 实验材料与设备
4.3 试验场地与系统布置
4.3.1 试验场地
4.3.2 无人机风场测量系统布置
4.4 作物冠层多光谱图像获取
4.4.1 水稻冠层多光谱图像获取
4.4.2 油菜冠层多光谱图像获取
4.5 作物冠层多光谱图像处理
4.5.1 二值化与掩模处理
4.5.2 辐射定标
4.5.3 植被指数选用
4.6 本章小结
第五章 无人机风场与作物冠层植被指数相关分析
5.1 引言
5.2 风场对作物冠层光谱信息获取影响的定性分析
5.2.1 风场对作物冠层姿态影响的定性比较
5.2.2 作物冠层NDVI图像定性比较
5.3 风场对水稻冠层光谱信息获取影响的定量分析
5.3.1 风场对水稻冠层NDVI的回归分析
5.3.2 风场对水稻冠层RVI的回归分析
5.3.3 风场对水稻冠层覆盖率的回归分析
5.3.4 三项指标的方差分析
5.4 风场对油菜冠层光谱信息获取影响的定量分析
5.4.1 风场对油菜冠层NDVI的影响
5.4.2 风场对油菜冠层RVI的影响
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简介
本文编号：3905879
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 无人机低空遥感的技术现状
1.2.2 无人机低空遥感技术在作物生长监测中的应用
1.2.3 无人机风场研究进展
1.2.4 无人机在作物生长监测应用中存在的问题
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.4 本章小结
第二章 三向风场无线传感网络系统开发
2.1 引言
2.2 风速传感器
2.2.1 风速传感器的选用
2.2.2 风速传感器传输协议
2.3 无线传感网络
2.3.1 微处理器和无线传输模块
2.3.2 ZigBee工作原理
2.3.3 ZigBee协议栈
2.3.4 传感器驱程序
2.3.5 终端与协调器开发
2.4 软件开发
2.4.1 软件功能
2.4.2 程序实现
2.4.3 操作说明
2.5 三向风速无线传感网络系统稳定性测试
2.6 本章小结
第三章 基于多旋翼无人机模拟平台的风场探究
3.1 引言
3.2 实验材料与设备
3.3 多旋翼无人机风场数据采集
3.4 多旋翼无人机线阵风场数据处理
3.4.1 风速矩阵行数据处理
3.4.2 风速矩阵列数据处理
3.4.3 风场宽度
3.5 本章小结
第四章 水稻和油菜冠层多光谱图像的获取与处理
4.1 引言
4.2 实验材料与设备
4.3 试验场地与系统布置
4.3.1 试验场地
4.3.2 无人机风场测量系统布置
4.4 作物冠层多光谱图像获取
4.4.1 水稻冠层多光谱图像获取
4.4.2 油菜冠层多光谱图像获取
4.5 作物冠层多光谱图像处理
4.5.1 二值化与掩模处理
4.5.2 辐射定标
4.5.3 植被指数选用
4.6 本章小结
第五章 无人机风场与作物冠层植被指数相关分析
5.1 引言
5.2 风场对作物冠层光谱信息获取影响的定性分析
5.2.1 风场对作物冠层姿态影响的定性比较
5.2.2 作物冠层NDVI图像定性比较
5.3 风场对水稻冠层光谱信息获取影响的定量分析
5.3.1 风场对水稻冠层NDVI的回归分析
5.3.2 风场对水稻冠层RVI的回归分析
5.3.3 风场对水稻冠层覆盖率的回归分析
5.3.4 三项指标的方差分析
5.4 风场对油菜冠层光谱信息获取影响的定量分析
5.4.1 风场对油菜冠层NDVI的影响
5.4.2 风场对油菜冠层RVI的影响
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简介
本文编号：3905879
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3905879.html