農(nóng)用無人機是一種有動力、可控制、能攜帶多種任務設備、執(zhí)行多種農(nóng)業(yè)任務,并能重復使用的無人駕駛飛行器,在農(nóng)田信息遙感、農(nóng)情監(jiān)測、植保作業(yè)等農(nóng)業(yè)領域具有廣泛應用。針對多旋翼農(nóng)用無人機在農(nóng)情監(jiān)測與噴藥植保作業(yè)等兩類典型作業(yè)的相關技術展開研究。其一主要研究農(nóng)用無人機災情巡視作業(yè)的幾項關鍵技術,涉及攝像機系統(tǒng)標定、災情面積計算與評估、多采樣點巡回的航跡規(guī)劃問題。其二主要研究農(nóng)用無人機噴灑農(nóng)藥的植保作業(yè)無人機航跡規(guī)劃問題。首先,分析了國內(nèi)外農(nóng)業(yè)無人機在農(nóng)業(yè)應用以及應用技術研究的現(xiàn)狀,闡述了本次研究的研究背景和意義。其次,針對農(nóng)情遙感無人機攝像機系統(tǒng)標定問題,基于攝像機成像原理,建立了攝像機線性標定模型,完成攝像機內(nèi)外參數(shù)的標定,在此基礎上,利用已知的攝像機內(nèi)外參數(shù)和飛機的飛行高度信息,研究了農(nóng)田受災區(qū)域圖像進行處理和加工方法,給出受災區(qū)域多邊形目標的坐標以及受災區(qū)域的面積的計算方法。再者,針對大面積區(qū)域災情巡視中多采樣點巡回的航拍規(guī)劃問題,將其歸結為多旅行商數(shù)學模型,借助遺傳算法給出無人機飛行架次以及各航次作業(yè)路徑規(guī)劃方法。最后,針對無人機的噴藥植保作業(yè)航跡規(guī)劃問題,分析了風力對噴灑作業(yè)的影響,給出了“折返式”作業(yè)模式下實現(xiàn)作業(yè)區(qū)域的全覆蓋的無人機航線規(guī)劃方法。通過仿真和實驗,驗證了上述模型及方法的可行性。
【學位單位】：河北科技師范學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S252.3
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和研究意義
    1.2 國內(nèi)外農(nóng)用無人機應用現(xiàn)狀
        1.2.1 國外農(nóng)用無人機應用現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)農(nóng)用無人機應用現(xiàn)狀
    1.3 農(nóng)用無人機應用技術研究現(xiàn)狀
        1.3.1 無人機低空遙感技術的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 農(nóng)用無人機航跡規(guī)劃技術研究現(xiàn)狀
    1.4 本文組織結構
第二章 農(nóng)情遙感無人機硬件環(huán)境和攝像機系統(tǒng)標定
    2.1 硬件環(huán)境的搭建
    2.2 坐標系統(tǒng)建立
    2.3 攝像機成像原理
        2.3.1 理想小孔成像模型及其原理
        2.3.2 攝像機的畸變模型
    2.4 線性模型攝像機標定
        2.4.1 攝像機內(nèi)外參數(shù)標定
        2.4.2 機載攝像機傾斜角及安裝高度的標定
    2.5 無人機標定實驗過程與結果
    2.6 本章小結
第三章 基于無人機遙感圖像的農(nóng)田受災面積估算
    3.1 受災面積估算流程
    3.2 研究區(qū)域概況
    3.3 無人機的視覺測量方法
        3.3.1 目標點在攝像機坐標下的坐標變換
        3.3.2 目標點在世界坐標系下坐標變換
    3.4 受災面積的估算
    3.5 本章小結
第四章 無人機航拍作業(yè)航跡規(guī)劃
    4.1 航拍作業(yè)航跡規(guī)劃問題描述
    4.2 無人機單架次飛行能量計算與飛行架次預估
        4.2.1 無人機單架次飛行能量計算
        4.2.2 飛行架次預估
    4.3 MTSP的模型及轉(zhuǎn)換
    4.4 基于遺傳算法的最短路徑求解
        4.4.1 編碼與初始化
        4.4.2 適應度函數(shù)與選擇操作
        4.4.3 交叉變異操作
        4.4.4 作業(yè)區(qū)域路徑規(guī)劃算法的基本步驟
    4.5 仿真試驗
    4.6 本章小結
第五章 無人機農(nóng)田噴藥作業(yè)的航線規(guī)劃
    5.1 農(nóng)用植保無人機簡介
    5.2 噴藥作業(yè)航線規(guī)劃問題描述
    5.3 航線的確立
        5.3.1 噴灑作業(yè)有效寬幅的確定
        5.3.2 作業(yè)方法的方式與確立
        5.3.3 風力對無人機作業(yè)航線的影響
    5.4 無人機作業(yè)的能量約束
    5.5 模擬實驗
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝

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本文編號：2874801