固定翼在农业监测中有作业效率高、续航时间长、载荷量大的优点。利用固定翼无人机搭载作物生长传感器，进行田间试验，通过获取不同品种的小麦冠层特征光谱反射率信息，验证固定翼无人机生长监测系统的稳定性和准确性。通过田间静态试验验证无人机载式作物传感器的稳定性和精确性，测试结果与ASD光谱仪所测NDVI、RVI进行回归分析，R2分别为0.77和0.82，均方根误差为0.06和0.21；通过田间动态试验研究固定翼无人机作物生长监测系统精确性，测试结果与ASD光谱仪所测NDVI、RVI进行回归分析，R2分别为0.45和0.42，均方差分别为0.03和0.17，偏差系数在2.3%到7.9%波动，这可能是由于无人机在飞行过程中机身倾斜导致传感器无法垂直于作物冠层造成的；将10个小区按株型不同分为紧凑型、较紧凑型和松散型进NDVI、RVI 回归分析，其中紧凑型表现出较好的测试结果，R2分别为0.54和0.59，这表明株型对测试结果存在影响。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract1
Key words1
1绪论 2
1.1 国外外研究进展 2
1.2 研究目的与意义 3
2材料与方法 4
2.1 试验材料 4
2.1.1无人机平台4
2.1.2无人机载作物生长传感器5
2.1.3传感器支架6
2.1.4地面数据处理器6
2.1.5 ASD便携式地物光谱仪7
2.2试验设计7
2.3试验方法7
2.3.1 固定翼无人机作物生长监测系统静态测试试验7
2.3.2 固定翼无人机作物生长监测系统动态测试试验7
2.4数据分析8
3 结果与分析 9
3.1固定翼无人机作物生长监测系统静态测试试验结果与分析9
3.2固定翼无人机作物生长监测系统动态测试试验结果与分析11
3.2.1 固定翼无人机作物生长监测系统精准性分析11
3.2.2 不同株型对固定翼无人机作物生长监测系统监测结果影响分析13
4 讨论与结论 15
4.1 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
讨论15
4.2结论16
致谢 16
参考文献 17基于固定翼无人机平台作物监测系统试验研究
引言
1绪论
我国是世界上小麦和水稻种植面积最大、消费最多的国家之一，产量约占全世界35%[13]。所以发展高产量、高品质、高效率、环境无污染的稻麦生产技术对于保障我国粮食安全,提高国民生活质量和促进国家经济发展方面起着重要的战略作用[4]。所以，作物的精确化管理显得极其重要。而作物生长信息获取是作物精确管理的基础，对研究作物的生长发育、预测产量、改善作物品质起着重要的重用 [5]。传统作物生长信息的获取方法是通过人工田间采样然后室内再进行测定，过程繁琐，费时费力，难以满足精确农业实时、快速和高通量监测的需求[6]。因此，目前农作物科学研究极需要可以实现作物生长信息实时、快速、无损获取的监测方法，提高监测效率、减少人工劳动成本，有效地促进作物科学快速发展。采用远程自动或人工控制的高通量监测平台来承载单个以上传感器可以实时、快速、无损高通量地获取作物生长信息[78]。无人机遥感平台凭借其灵活性、适应性、数据实时获取和作业高效性等特点，逐渐成为获取田间作物生长信息的重要手段。为研发一种运行成本低、灵活性高、实时、高通量获取的作物生长信息获取新技术，本试验利用固定翼无人机搭载作物生长传感器，进行田间试验，获取不同品种的小麦冠层特征光谱反射信息，验证监测系统的稳定性和精准性，为精确农业技术在田间实际应用奠定基础。
1．1国内外研究进展
无人机是由无线电遥控传输设备和远程操纵程序控制装置组成的不载人飞行装置[9]。无人机最初是于20世纪由英国人发明，应用于军事领域，经过多年发展才逐渐应用于民用以及科研领域。无人机在农业领域具有极大的应用价值，无人机应用于农业,将极大地提高了农业现代化生产水平,对促进现代农业的发展具有深远的意义。
计算机技术和通信技术的进步极大促进了作物生长监测方法由传统的田间数据获取向信息化监测改变。将作物生长环境数据和作物生长发育过程中的作物生理数据传输到云端然后建模解析，可以让管理者实时了解作物的生长状况和并提供简单有效的管理方案。作物生长监测对于实施高效农业，提高现代化农业生产水平，改变农业生产方式，促进农业可持续发展具有重要意义。相比于车载式和手持式费时费力的缺点，无人机具有重量轻、体积小、性能高、成本低和操作简便等一系列优点，可以结合作物地面测量数据，迅速准确地进行农情监测；所以，基于无人机平台的作物生长监测已逐渐成为一个热点和新的研究领域。
广义的无人机包括飞艇、降落伞、单旋翼、多旋翼和固定翼系统等，根据实际的应用领域需要进行无人机种类的选择。使用降落伞进行作物生长监测需在没有风的条件下进行，降落伞飞行速度慢、续航时间较短，飞行过程中处于下降过程无法悬停于空中。飞艇有悬停能力，但移动速度相对更慢，体积较大，在有风的条件下极容易偏移航道，且受天气影响较大，极难获取准确的作物信息。
无人机按旋翼可分为固定翼、单旋翼及多旋翼等多种类型：固定翼无人机通过螺旋翼转动产生向前推力推动飞行器飞行，升力来自机翼与空气的相对运动，飞行过程中，机翼位置和掠角等参数保持不变；单旋翼直升机由主桨切割空气产生向上推力，尾桨保持平衡，可悬停和垂直起降；多旋翼无人机以多个螺旋桨产生上升推力，以各个螺旋桨改变转速造成飞行平面倾斜来进行上升下降和前后左右运动，以螺旋桨按程序变化转速实现旋转垂直起飞降落，基本无视场地限制，可稳定地在悬停空中[10]。
由于固定翼无人机的动力由机翼产生升力的原因，要求飞机保持相对较高的飞行速度以保证飞机有足够升力保持飞行。当前在国内农业领域还没有一款适用于固定翼无人机飞行姿态控制系统，现有的固定翼无人机姿态控制系统多数采用国外现有的成熟系统或者采用部分军事领域常用的系统，虽然精确程度高，但系统复杂，开发成本很高。由于固定翼无人机本身续航时间长、飞行速度快、载重量大、无法悬停、飞行姿态难以控制的性质，固定翼无人机在农业上的应用主要是以作为喷洒农药和灌溉的植保机为主，在作物监测方面应用相对较少。
美国、俄罗斯、日本等农业发达国家对于固定翼无人机作物监测方面的研究较为深入。如日本Yamaha的RMAX固定翼无人机，凭借其载荷量大的优势，搭载紫外线相机在低空获得水稻冠层信息，所获得的信息传输到互联网从而实现实时共享；美国的“大嘴鸦”固定翼无人机以其高性能和低成本正逐渐成为管理者管理田间作物的有效工具。而国内目前对于固定翼无人机在作物监测方面应用的研究还比较缺乏。
1.2研究目的与意义
传统的作物生长信息获取方法依靠田间取样，再进行室内标定，费时费力，无法进行高通量监测。而基于卫星遥感的作物监测需要大量图像处理工作，技术人员要求较高，且卫星运行有一定的时间周期无法实现实时监测。所以现有的作物生长监测平台多选用无人机式和车载式。

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