CN106066189A - 归一化植被指数自动测量车 - Google Patents

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樊江川
郭新宇
吴升
肖伯祥
温维亮
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Abstract

本发明提供一种归一化植被指数自动测量车，包括车体，在车体内设置有控制电路板，在控制电路板上设置有中央处理器、GPS模块、NDVI模块和无线通信模块，中央处理器分别与GPS模块、NDVI模块和无线通信模块连接，GPS模块用于获取所述测量车的位置信息，并发送给中央处理器，NDVI模块用于获取光信号，并发送给中央处理器，中央处理器根据光信号采用NDVI计算公式计算获得归一化植被差异指数，并将归一化植被差异指数与位置信息发送给地面站终端。本发明提供的归一化植被指数自动测量车，通过将测量车与NDVI测量相结合，利用测量车体积小、移动灵活、越野性能佳、便于操作的优点，可以方便快速的获取作物植被指数，为田间作物氮营养精确诊断提供了相关数据。

Description

归一化植被指数自动测量车
技术领域
本发明涉及田间信息采集技术领域，尤其涉及一种归一化植被指数自动测量车。
背景技术
近年来，光谱测试以其简便、快速、精度高和无损检测等优点，成为国内外田间信息采集的研究热点。归一化植被指数(NDVI)以其卓越的植被信息表达能力以及数据提取与处理过程中较强的抗干扰能力,成为区域植被变化研究的主要数量分析工具。
现有的测量归一化植被指数的装置基本都是被动式测量装置，其结构复杂、重量较大、价值昂贵、操作困难，所以难以推广。过度依赖于阳光，受到天气的影响，即使在晴朗天气情况下，天气的变化也会影响检测结果，且其探测器到植被的高度是固定的，给测量人员带来了很多的不便，且测量精度受人为因素影响较大。
发明内容
本发明提供一种归一化植被指数自动测量车，达到操作简单、自动化程度高、体积小、灵活性高、成本低，适合批量生产及大范围推广。
本发明提供一种归一化植被指数自动测量车，包括具有行驶功能的车体，在所述车体内设置有控制电路板，在所述控制电路板上设置有中央处理器、GPS模块、NDVI模块和无线通信模块，所述中央处理器分别与GPS模块、NDVI模块和无线通信模块连接，所述GPS模块用于获取所述测量车的位置信息，并发送给所述中央处理器，所述NDVI模块用于获取光信号，并发送给所述中央处理器，所述中央处理器根据所述光信号采用NDVI计算公式计算获得归一化植被差异指数，并将所述归一化植被差异指数与位置信息发送给地面站终端。
优选地，在所述控制电路板上还设置有视频监测模块，所述视频监测模块用于获取植被环境图像信息，并发送给中央处理器。
优选地，所述无线通信模块为设置在车体上的无线传输天线。
优选地，所述GPS模块包括设置在车体上的定位传感器和GPS天线。
优选地，所述NDVI模块包括设置在车体上的光电探测器和舵机。
优选地，所述舵机为360度舵机。
优选地，所述视频监测模块为摄像头。
优选地，所述车体包括车架、车底盘和车顶平台，所述车底盘和所述车顶平台固定在所述车架上，所述车底盘包括车底板和电机支撑架，所述电机支撑架上固定有电机，所述电机与传动轴传动连接，所述传动轴通过法兰盘固定车轮；在所述车顶平台上设置有光电探测器、360度舵机、无线传输天线和GPS天线。
优选地，所述控制电路板上还设置有运动控制模块和电机驱动模块，所述运动控制模块与电机驱动模块连接和所述中央处理器连接，所述运动控制模块接收中央处理器发出的控制指令，并向电机驱动模块发送驱动指令，以驱动车轮运动。
优选地，所述车体为碳纤维车体。
由上述技术方案可知，本发明提供的归一化植被指数自动测量车，通过将测量车与NDVI测量相结合引入到植被指数测量中，利用测量车体积小、移动灵活、越野性能佳、便于操作的优点，可以方便快速的获取作物植被指数，为田间作物氮营养精确诊断提供了相关数据。克服了各种自然环境和天气因素带来的测量误差，大大减少了测量人员的工作量和测量难度，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的归一化植被指数自动测量车的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的归一化植被指数自动测量车的控制结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1和图2共同示出了本发明实施例提供的一种归一化植被指数自动测量车，包括具有行驶功能的车体。所述车体为碳纤维车体，坚固耐用，重量较轻，组装方便。
本发明实施例所述测量车行驶功能的实现从结构上来看，车体包括车架、车底盘1和车顶平台2，车底盘1和车顶平台2固定在车架上，车底盘包括车底板，以及固定在车底板上的四个电机支撑架，每个电机支撑架上均固定有电机，电机的动力输出轴与传动轴传动连接，传动轴通过法兰盘固定越野型车轮7。本发明实施例测量车采用电机独立驱动车轮的模式，使测量车拥有良好的越障能力和强大的动力输出。
在车体内设置有控制电路板，在控制电路板上设置有中央处理器、GPS模块、NDVI模块、无线通信模块和电源模块，中央处理器分别与GPS模块、NDVI模块和无线通信模块连接。
所述无线通信模块为设置在车体上的无线传输天线3，用于测量车与地面站终端之间无线传输数据。
GPS模块包括设置在车体上的定位传感器和设置在车顶平台上的GPS天线4。GPS模块用于获取所述测量车的位置信息，并发送给所述中央处理器。NDVI模块包括设置在车顶平台上的光电探测器5和360度舵机6，光电探测器用于获取光信号，并发送给所述中央处理器。360舵机经过转动可改变光电探测器的采光角度。
中央处理器采用500MHz Intel Atom双核处理器，其根据所述光信号采用NDVI计算公式计算获得归一化植被差异指数，并将所述归一化植被差异指数与位置信息发送给地面站终端。
在控制电路板上还设置有视频监测模块，视频监测模块为摄像头8，用于获取植被环境图像信息，并发送给中央处理器。
另外，需要说明的是，测量车的位置信号、光信号和植被环境图像信息均可通过无线通信模块直接无线传输到地面站终端，计算获得归一化植被差异指数也可通过地面站终端来完成。
本发明实施例所述测量车行驶功能的实现从内部控制元件上来看，所述控制电路板上还设置有运动控制模块和电机驱动模块，所述运动控制模块与电机驱动模块连接和所述中央处理器连接，所述运动控制模块接收中央处理器发出的控制指令，并向电机驱动模块发送驱动指令，以驱动车轮运动。
测量车使用时，地面站终端通过无线通信模块向测量车发出行车指令，中央处理器接收到行车指令后向运动控制模块发出控制指令，运动控制模块根据控制指令向电机驱动模块发送驱动指令，以驱动车轮在田间上行驶。利用日光作光源，通过具有特殊光谱相应特性的光电探测器，在近红外和红光两个特征波长处，分别对入射光和植被的反射光进行探测，以获取光信号，并发送给中央处理器，中央处理器根据所述光信号采用NDVI计算公式计算获得归一化植被差异指数，并将所述归一化植被差异指数与位置信息发送给地面站终端。也可由地面站终端对数据进行分析处理计算得到归一化植被差异指数。
本发明实施例所述测量车具有GPS模块、视频监测模块、光电探测器等装置，采用多元数据融合的方式增强了测量车的情景感知能力和自动化程度。测量车的控制采用分布式设计，复杂的数据采集及运算过程交由地面站控制计算机来实现，较简单的移动控制指令交由移动控制模块来完成，整体提高了控制系统的运算处理能力。
本发明实施例提供的测量车实现了将测量车与NDVI测量相结合引入到植被指数测量中，利用测量车体积小、移动灵活、越野性能佳、便于操作的优点，可以方便快速的获取作物植被指数，为田间作物氮营养精确诊断提供了相关数据。克服了各种自然环境和天气因素带来的测量误差，大大减少了测量人员的工作量和测量难度，提高了工作效率。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种归一化植被指数自动测量车，其特征在于，包括具有行驶功能的车体，在所述车体内设置有控制电路板，在所述控制电路板上设置有中央处理器、GPS模块、NDVI模块和无线通信模块，所述中央处理器分别与GPS模块、NDVI模块和无线通信模块连接，所述GPS模块用于获取所述测量车的位置信息，并发送给所述中央处理器，所述NDVI模块用于获取光信号，并发送给所述中央处理器，所述中央处理器根据所述光信号采用NDVI计算公式计算获得归一化植被差异指数，并将所述归一化植被差异指数与位置信息发送给地面站终端。
2.根据权利要求1所述的测量车，其特征在于，在所述控制电路板上还设置有视频监测模块，所述视频监测模块用于获取植被环境图像信息，并发送给中央处理器。
3.根据权利要求1所述的测量车，其特征在于，所述无线通信模块为设置在车体上的无线传输天线。
4.根据权利要求1所述的测量车，其特征在于，所述GPS模块包括设置在车体上的定位传感器和GPS天线。
5.根据权利要求1所述的测量车，其特征在于，所述NDVI模块包括设置在车体上的光电探测器和舵机。
6.根据权利要求5所述的测量车，其特征在于，所述舵机为360度舵机。
7.根据权利要求2所述的测量车，其特征在于，所述视频监测模块为摄像头。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的测量车，其特征在于，所述车体包括车架、车底盘和车顶平台，所述车底盘和所述车顶平台固定在所述车架上，所述车底盘包括车底板和电机支撑架，所述电机支撑架上固定有电机，所述电机与传动轴传动连接，所述传动轴通过法兰盘固定车轮；在所述车顶平台上设置有光电探测器、360度舵机、无线传输天线和GPS天线。
9.根据权利要求8所述的测量车，其特征在于，所述控制电路板上还设置有运动控制模块和电机驱动模块，所述运动控制模块与电机驱动模块连接和所述中央处理器连接，所述运动控制模块接收中央处理器发出的控制指令，并向电机驱动模块发送驱动指令，以驱动车轮运动。
10.根据权利要求1所述的测量车，其特征在于，所述车体为碳纤维车体。
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