CN115479755A - 一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法和系统 - Google Patents

一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法和系统 Download PDF

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刘燕
谭本垠
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Abstract

本发明提供了一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法和系统，其特征在于，包括基准点、光源系统、测试架、高精度位置信息采集模块、电动多旋翼无人机、光场参数测试系统、地面上位机等；使用时将高精度位置信息采集模块放到基准点上，采集该基准点的位置信息，将高空虫情测报灯灯体放置在测试架上，将测试架放置于基准点上方，将所述基准点的位置信息输入至无人机控制系统，无人机的控制系统根据基准点信息，建立三维空间矩阵测试点，并依据测试点信息，自动规划飞行航线，采集各三维空间矩阵测试点的光场参数数据，对数据进行存储和传输至上位机，最后再上位机上呈现该高空虫情测报灯的灯光有效射程以及光束角测试结果。

Description

一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法和系统
技术领域
本发明涉及物理防治技术领域，具体地说是一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法和系统。
背景技术
迁徙是昆虫在一定虫态，周期性的、长距离的、有一定方向性的飞行行为。是昆虫在长期进化过程中形成的适应生态环境，保持种群繁衍的遗传特性，往往也是导致某地区害虫突然爆发，造成农业损失的重要原因。近几年，以草地贪夜蛾为首的高空迁飞性害虫对我国粮食安全造成了巨大的威胁。因此，农业农村部制定了《2021年全国“虫口夺粮”保丰收行动方案》、《全国草地贪夜蛾防控方案》提出加密布设高空迁徙虫情测报灯等监测设备的防控措施，加强迁飞成虫监测，层层阻截诱杀迁飞成虫。高空迁徙虫情测报灯作为雷达监测昆虫种类验证的伴随工具，自2014年始在全国范围内用于黏虫种群动态监测，并作为虫情预测的依据发布全国区域预报。目前，已成为草地贪夜蛾、黏虫等重大迁飞性害虫监测预报的重要手段。农业农村部、全国农技推广中心也出台相应文件，要求高空迁徙虫情测报灯向空中照射、垂直高度不低于500m，光束扩散仰角30°～45°。然而，针对高空迁徙虫情测报灯的灯光有效距离和光束角并无有效的测试方法和测试设备，针对上述技术问题，需要设计相应的技术方案给予解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法和系统，能快速准确地测出高空迁徙虫情测报灯的灯光有效射程和光束角，填补现有技术空白，满足实际使用要求。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统，其特征在于，该测试系统为空间三维光场测试系统，包括基准点4、光源系统、测试架3、高精度位置信息采集模块、电动多旋翼无人机7、光场参数测试系统8、地面上位机5；所述基准点4设置于地面上，用于标记测试基准位置；所述测试架3设置于所述基准点4上方，用于放置光源系统。
所述光源系统包括灯体2和稳压电源1，所述灯体2为高空虫情测报灯用金属卤化物灯或其他所述灯体2，安装于所述测试架3上，保证所述灯体2安装状态竖直向上且轴线与所述基准点4中心重合；所述稳压电源1与所述灯体2连接，为所述灯体2提供稳压稳流的电源；所述高精度位置信息采集模块，用于采集所述基准点4中心经纬度、高程信息；所述光场参数测试系统8包括：支板8-1、控制器8-2、2个伺服电机、电机安装板8-9、3个姿态传感器、无线传输系统8-11、光场参数采集传感器8-8、传感器安装杆8-7；所述支板8-1平行设置于所述电动多旋翼无人机7脚架中间；所述控制器8-2、第一姿态传感器8-3设置于所述支板8-1上方；第一伺服电机8-10设置于所述支板8-1下方，所述电机安装板8-9通过平键与所述第一伺服电机8-10输出轴固定连接，可随输出轴一起转动；第二伺服电机8-5设置于所述电机安装板8-9，第二姿态传感器8-4设置于所述第二伺服电机8-5上方，用于采集所述第二伺服电机8-5随安装板的转动角度；所述传感器安装杆8-7通过平键与所述第二伺服电机8-5输出轴固定连接；第三姿态传感器8-6设置于所述传感器安装杆8-7一侧；所述光场参数采集传感器8-8设置于所述传感器安装杆8-7下方，负责采集光场参数。
所述姿态传感器、伺服电机、所述无线传输系统8-11、所述光场参数采集传感器8-8与所述控制器8-2连接；所述姿态传感器采集飞机飞行姿态角α变化情况，将α变化量输入至所述控制器8-2，所述控制器8-2根据内部程序，分别的带得到所述第二伺服电机8-5姿态角调整目标量θ以及所述传感器安装杆8-7姿态角调整目标量γ；所述第二姿态传感器8-4实时采集所述第二伺服电机8-5姿态角实际调整量θ1，并传输至所述控制器8-2与所述第二伺服电机8-5姿态角调整目标量实时对比，计算得到所述第二伺服电机8-5姿态角调整偏差Δθ；所述控制器8-2控制所述第一伺服电机8-10工作，直至Δθ＝0，从而实现所述第二伺服电机8-5姿态的精准闭环控制；所述第三姿态传感器8-6实时采集所述传感器安装杆8-7杆姿态角实际调整量γ1，并传输至所述控制器8-2与所述传感器安装杆8-7姿态角调整目标量实时对比，计算得到所述传感器安装杆8-7姿态角调整偏差Δγ，所述控制器8-2控制所述第二伺服电机8-5工作，直至Δγ＝0，从而实现所述传感器安装杆8-7姿态的精准闭环控制；确保所述光场参数采集传感器8-8感光面平行于地面。
所述光场参数采集传感器8-8实时采集各点位光场参数信息，并传输至控制器8-2，所述控制器8-2将数据通过所述无线传输系统8-11发送至所述地面上位机5；所述地面上位机5根据后处理软件得到测试结果。
一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将高精度位置信息采集模块放到所述基准点4上，采集该所述基准点4的经纬度以及海拔高度信息；
S2、将高空虫情测报灯所述灯体2放置在所述测试架3上，将所述测试架3放置于所述基准点4上方，保持所述灯体2轴线竖直且与所述基准点4重合；
S3、将所述基准点4的经纬度、海拔高度信息输入至所述电动多旋翼无人机7控制系统；
S4、所述电动多旋翼无人机7控制系统根据所述基准点4信息，自动建立三维空间矩阵测试点；所述电动多旋翼无人机7控制系统依据测试点信息，自动规划飞行航线；
S5、将所述光场参数测试系统8安装于所述电动多旋翼无人机7上，采集各三维空间矩阵测试点的光场参数数据，一方面将数据实时存储，一方面通过无线传输至上位机进行数据呈现；
S6、上位机根据所有测试点的光场参数数据，结合灯光有效射程解算模型以及光束角解算模型，得到该高空虫情测报灯的灯光有效射程以及光束角测试结果。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
本发明能快速准确地测出能快速准确地测出高空迁徙虫情测报灯的灯光有效射程和光束角，填补现有技术空白，满足实际使用要求。
附图说明
图1为本发明所述的高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统示意图；
图2为本发明所述的空间三维光场测试系统示意图；
图3为本发明所述的光源系统、测试架安装组成示意图；
图4为本发明所述的地面上位机示意图；
图5为本发明所述的控制器工作原理图；
图中：1、稳压电源；2、灯体；3、测试架；4、基准点；5、地面上位机；6、采集点；7、电动多旋翼无人飞机；8、光场参数测试系统；8-1、支板；8-2、控制器；8-3、第一姿态传感器；8-4、第二姿态传感器；8-5、第二伺服电机；8-6、第三姿态传感器；8-7、传感器安装杆；8-8、光场参数采集传感器；8-9、电机安装板；8-10、第一伺服电机；8-11、无线传输系统。
具体实施方式
为阐明技术问题、技术方案、实施过程及性能展示，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释。本发明，并不用于限定本发明。以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
实施例1
如图1所示，一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统，其特征在于，该测试系统为空间三维光场测试系统，包括基准点4、光源系统、测试架3、高精度位置信息采集模块、电动多旋翼无人机7、光场参数测试系统8、地面上位机5；所述基准点4设置于地面上，用于标记测试基准位置；所述测试架3设置于所述基准点4上方，用于放置光源系统。
所述光源系统包括灯体2和稳压电源1，所述灯体2为高空虫情测报灯用金属卤化物灯或其他所述灯体2，安装于所述测试架3上，保证所述灯体2安装状态竖直向上且轴线与所述基准点4中心重合；所述稳压电源1与所述灯体2连接，为所述灯体2提供稳压稳流的电源；所述高精度位置信息采集模块，用于采集所述基准点4中心经纬度、高程信息；所述光场参数测试系统8包括：支板8-1、控制器8-2、2个伺服电机、电机安装板8-9、3个姿态传感器、无线传输系统8-11、光场参数采集传感器8-8、传感器安装杆8-7；所述支板8-1平行设置于所述电动多旋翼无人机7脚架中间；所述控制器8-2、第一姿态传感器8-3设置于所述支板8-1上方；第一伺服电机8-10设置于所述支板8-1下方，所述电机安装板8-9通过平键与所述第一伺服电机8-10输出轴固定连接，可随输出轴一起转动；第二伺服电机8-5设置于所述电机安装板8-9，第二姿态传感器8-4设置于所述第二伺服电机8-5上方，用于采集所述第二伺服电机8-5随安装板的转动角度；所述传感器安装杆8-7通过平键与所述第二伺服电机8-5输出轴固定连接；第三姿态传感器8-6设置于所述传感器安装杆8-7一侧；所述光场参数采集传感器8-8设置于所述传感器安装杆8-7下方，负责采集光场参数。
所述姿态传感器、伺服电机、所述无线传输系统8-11、所述光场参数采集传感器8-8与所述控制器8-2连接；所述姿态传感器采集飞机飞行姿态角α变化情况，将α变化量输入至所述控制器8-2，所述控制器8-2根据内部程序，分别的带得到所述第二伺服电机8-5姿态角调整目标量θ以及所述传感器安装杆8-7姿态角调整目标量γ；所述第二姿态传感器8-4实时采集所述第二伺服电机8-5姿态角实际调整量θ1，并传输至所述控制器8-2与所述第二伺服电机8-5姿态角调整目标量实时对比，计算得到所述第二伺服电机8-5姿态角调整偏差Δθ；所述控制器8-2控制所述第一伺服电机8-10工作，直至Δθ＝0，从而实现所述第二伺服电机8-5姿态的精准闭环控制；所述第三姿态传感器8-6实时采集所述传感器安装杆8-7杆姿态角实际调整量γ1，并传输至所述控制器8-2与所述传感器安装杆8-7姿态角调整目标量实时对比，计算得到所述传感器安装杆8-7姿态角调整偏差Δγ，所述控制器8-2控制所述第二伺服电机8-5工作，直至Δγ＝0，从而实现所述传感器安装杆8-7姿态的精准闭环控制；确保所述光场参数采集传感器8-8感光面平行于地面。
所述光场参数采集传感器8-8实时采集各点位光场参数信息，并传输至控制器8-2，所述控制器8-2将数据通过所述无线传输系统8-11发送至所述地面上位机5；所述地面上位机5根据后处理软件得到测试结果。
一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将高精度位置信息采集模块放到所述基准点4上，采集该所述基准点4的经纬度以及海拔高度信息；
S2、将高空虫情测报灯所述灯体2放置在所述测试架3上，将所述测试架3放置于所述基准点4上方，保持所述灯体2轴线竖直且与所述基准点4重合；
S3、将所述基准点4的经纬度、海拔高度信息输入至所述电动多旋翼无人机7控制系统；
S4、所述电动多旋翼无人机7控制系统根据所述基准点4信息，自动建立三维空间矩阵测试点；所述电动多旋翼无人机7控制系统依据测试点信息，自动规划飞行航线；
S5、将所述光场参数测试系统8安装于所述电动多旋翼无人机7上，采集各三维空间矩阵测试点的光场参数数据，一方面将数据实时存储，一方面通过无线传输至上位机进行数据呈现；
S6、上位机根据所有测试点的光场参数数据，结合灯光有效射程解算模型以及光束角解算模型，得到该高空虫情测报灯的灯光有效射程以及光束角测试结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统，其特征在于，该测试系统为空间三维光场测试系统，包括基准点(4)、光源系统、测试架(3)、高精度位置信息采集模块、电动多旋翼无人机(7)、光场参数测试系统(8)、地面上位机(5)；所述基准点(4)设置于地面上，用于标记测试基准位置；所述测试架(3)设置于所述基准点(4)上方，用于放置光源系统。
2.根据权利要求1所述的高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统，其特征在于，所述光源系统包括灯体(2)和稳压电源(1)，所述灯体(2)为高空虫情测报灯用金属卤化物灯或其他所述灯体，安装于所述测试架(3)上，保证所述灯体(2)安装状态竖直向上且轴线与所述基准点(4)中心重合；所述稳压电源(1)与所述灯体(2)连接，为所述灯体(2)提供稳压稳流的电源；所述高精度位置信息采集模块，用于采集所述基准点(4)中心经纬度、高程信息；所述光场参数测试系统(8)包括：支板(8-1)、控制器(8-2)、2个伺服电机、电机安装板(8-9)、3个姿态传感器、无线传输系统(8-11)、光场参数采集传感器(8-8)、传感器安装杆(8-7)；所述支板(8-1)平行设置于所述电动多旋翼无人机(7)脚架中间；所述控制器(8-2)、第一姿态传感器(8-3)设置于所述支板(8-1)上方；第一伺服电机(8-10)设置于所述支板(8-1)下方，所述电机安装板(8-9)通过平键与所述第一伺服电机(8-10)输出轴固定连接，可随输出轴一起转动；第二伺服电机(8-5)设置于所述电机安装板(8-9)，第二姿态传感器(8-4)设置于所述第二伺服电机(8-5)上方，用于采集所述第二伺服电机(8-5)随安装板的转动角度；所述传感器安装杆(8-7)通过平键与所述第二伺服电机(8-5)输出轴固定连接；第三姿态传感器(8-6)设置于所述传感器安装杆(8-7)一侧；所述光场参数采集传感器(8-8)设置于所述传感器安装杆(8-7)下方，负责采集光场参数。
3.根据权利要求1所述的高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统，其特征在于，所述姿态传感器、伺服电机、无线传输系统(8-11)、光场参数采集传感器(8-8)与所述控制器(8-2)连接；所述姿态传感器采集飞机飞行姿态角α变化情况，将α变化量输入至所述控制器(8-2)，所述控制器(8-2)根据内部程序，分别的带得到所述第二伺服电机(8-5)姿态角调整目标量θ以及所述传感器安装杆(8-7)姿态角调整目标量γ；所述第二姿态传感器(8-4)实时采集所述第二伺服电机(8-5)姿态角实际调整量θ1，并传输至所述控制器(8-2)与所述第二伺服电机(8-5)姿态角调整目标量实时对比，计算得到所述第二伺服电机(8-5)姿态角调整偏差Δθ；所述控制器(8-2)控制所述第一伺服电机(8-10)工作，直至Δθ＝0，从而实现所述第二伺服电机(8-5)姿态的精准闭环控制；所述第三姿态传感器(8-6)实时采集所述传感器安装杆(8-7)杆姿态角实际调整量γ1，并传输至所述控制器(8-2)与所述传感器安装杆(8-7)姿态角调整目标量实时对比，计算得到所述传感器安装杆(8-7)姿态角调整偏差Δγ，所述控制器(8-2)控制所述第二伺服电机(8-5)工作，直至Δγ＝0，从而实现所述传感器安装杆(8-7)姿态的精准闭环控制；确保所述光场参数采集传感器(8-8)感光面平行于地面。
4.根据权利要求1所述的高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试系统，其特征在于，所述光场参数采集传感器(8-8)实时采集各点位光场参数信息，并传输至控制器(8-2)，所述控制器(8-2)将数据通过所述无线传输系统(8-11)发送至所述地面上位机(5)；所述地面上位机(5)根据后处理软件得到测试结果。
5.一种高空虫情测报灯灯光有效射程及光束角测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将高精度位置信息采集模块放到所述基准点(4)上，采集该所述基准点(4)的经纬度以及海拔高度信息；
S2、将高空虫情测报灯所述灯体(2)放置在所述测试架(3)上，将所述测试架(3)放置于所述基准点(4)上方，保持所述灯体(2)轴线竖直且与所述基准点(4)重合；
S3、将所述基准点(4)的经纬度、海拔高度信息输入至所述电动多旋翼无人机(7)控制系统；
S4、所述电动多旋翼无人机(7)控制系统根据所述基准点(4)信息，自动建立三维空间矩阵测试点；所述电动多旋翼无人机(7)控制系统依据测试点信息，自动规划飞行航线；
S5、将所述光场参数测试系统(8)安装于所述电动多旋翼无人机(7)上，采集各三维空间矩阵测试点的光场参数数据，一方面将数据实时存储，一方面通过无线传输至上位机进行数据呈现；
S6、上位机根据所有测试点的光场参数数据，结合灯光有效射程解算模型以及光束角解算模型，得到该高空虫情测报灯的灯光有效射程以及光束角测试结果。
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