【摘 要】論文依托吉林省智慧農(nóng)業(yè)工程中心和數(shù)字農(nóng)業(yè)學(xué)科，探索與實踐一種農(nóng)業(yè)低空遙感系統(tǒng)，達到設(shè)計成本低、操作簡易的目標(biāo)。論文闡述了低空遙感系統(tǒng)的功能需求、結(jié)構(gòu)設(shè)計、實施方案，詳細描述了系統(tǒng)平臺子系統(tǒng)硬件選型方案、平臺自由度控制方法，強調(diào)了串級PID控制對控制實時性、準(zhǔn)確性的重要作用。項目產(chǎn)品在數(shù)字農(nóng)業(yè)企業(yè)測評與試用，課題技術(shù)已經(jīng)細分成大學(xué)生教學(xué)案例及學(xué)業(yè)評價指標(biāo)。

　　【關(guān)鍵詞】四旋翼飛行器;監(jiān)測;低空遙感

　　1 引言

　　吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院在2015年獲得吉林省教育廳審批的吉林省智慧農(nóng)業(yè)工程研究中心，在2018年獲得吉林省數(shù)字農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科。依托智慧農(nóng)業(yè)工程中心和數(shù)字農(nóng)業(yè)學(xué)科，研究服務(wù)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興相關(guān)技術(shù)，特別是農(nóng)業(yè)低空遙感、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)村電商、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。智慧農(nóng)業(yè)工程研究中心在農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)方向，采用四旋翼飛行器作為移動平臺，機載傳感器作為數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置設(shè)備，進行應(yīng)用型研究。

　　吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院的辦學(xué)定位是努力建設(shè)一流應(yīng)用型本科高等學(xué)校，積極推進以科研助力教學(xué)改革。智慧農(nóng)業(yè)工程研究中心也在此方向作出重大貢獻。積極地將農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)及應(yīng)用案例轉(zhuǎn)化為教學(xué)用例，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)意識，促進應(yīng)用型教學(xué)改革的落地。并且為應(yīng)用型大學(xué)的學(xué)生學(xué)業(yè)評價，提供新的參考指標(biāo)。

　　2020年第8號臺風(fēng)“巴威”、第9號臺風(fēng)“美莎克”和臺風(fēng)“海神”先后影響東北地區(qū)，造成大田農(nóng)作物的大面積倒伏，旋翼無人機災(zāi)后測產(chǎn)起到很關(guān)鍵的作用。項目實踐與探索一種農(nóng)業(yè)低空遙感系統(tǒng)，達到成本低、操作簡易的目標(biāo)，適合在農(nóng)業(yè)農(nóng)村大田耕作期間使用，可以在檢測農(nóng)田環(huán)境、預(yù)警作物病蟲害、預(yù)估災(zāi)后產(chǎn)量、預(yù)警秸稈焚燒等領(lǐng)域應(yīng)用。

　　2 系統(tǒng)功能分析

　　農(nóng)業(yè)低空遙感系統(tǒng)通常采用四旋翼飛行器作為大田物理環(huán)境空間的移動平臺，機載傳感器作為數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置設(shè)備，機載通信設(shè)備作為數(shù)據(jù)傳送通道。農(nóng)業(yè)低空遙感系統(tǒng)節(jié)點可以抽象成為一個可以在大田作物生長的三維物理空間任意移動的質(zhì)點，該點可以收集周圍環(huán)境信息并可以將信息發(fā)送回數(shù)據(jù)處理監(jiān)測中心。

　　從農(nóng)業(yè)低空遙感系統(tǒng)功能實現(xiàn)的角度分析，本文著重強調(diào)系統(tǒng)節(jié)點的穩(wěn)定性和監(jiān)測物理環(huán)境參數(shù)的精確性。本文著重強調(diào)的系統(tǒng)節(jié)點穩(wěn)定性，也就是四旋翼飛行器作為大田物理環(huán)境空間的移動平臺的穩(wěn)定性。四旋翼飛行器是輸入四驅(qū)動和輸出六自由度的欠驅(qū)系統(tǒng)，因此，保證飛行器穩(wěn)定性是研究難點，包括飛行器的上升下降、前行后退、左右移動、橫滾、俯仰、偏航行為的穩(wěn)定性。同時，智能型、自主型四旋翼飛行器還包括躲避障礙物、循跡邊界、空間定位等輔助功能。本文著重強調(diào)的監(jiān)測物理環(huán)境參數(shù)的精確性，也就是可以測量節(jié)點周圍環(huán)境的光照度、溫度、濕度、氣體濃度以及作物生長的圖片、視頻、光譜信息。

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