CN115792878B - 雾滴沉积量测量方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种雾滴沉积量测量方法、装置及系统，属于农业信息技术领域，包括：接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；回波时域信号是由声波发射模块向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。本发明提供的雾滴沉积量测量方法、装置及系统，通过向雾滴沉积探测区域发射声波时域信号，并根据采集到的声波时域信号在雾滴处反射生成的回波时域信号，实时获取雾滴沉积探测区域的沉积速度以及沉积量，实现快速、实时、准确地测量雾滴的沉积速度以及沉积量，为后续指导施药作业提供数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及农业信息技术领域，尤其涉及一种雾滴沉积量测量方法、装置及系统。
背景技术
随着航空施药的普及化程度提高，用户愈发关注航空施药的作业过程质量，而施药雾滴的沉积量能够有效反映航空施药的作业过程质量。
目前主要通过显色法和洗脱法测量雾滴沉积量。其中，显色法主要通过水敏纸等被动收集器收集雾滴，并运输到实验室通过图像处理技术获得收集器表面的雾滴参数；洗脱法主要通过对喷雾溶液添加示踪剂，利用聚乙烯卡收集雾滴，并运输到实验室通过洗脱剂洗脱雾滴，进而利用光学分析仪器测量计算出聚乙烯卡上的雾滴沉积量。
然而，现有的雾滴沉积量测量方法存在测量过程繁琐、操作要求较高、精度较低、需要运输至实验室才可处理数据导致实时性较差的缺陷。
发明内容
本发明提供一种雾滴沉积量测量方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在的测量过程繁琐、操作要求较高、精度较低、实时性较差的缺陷。
第一方面，本发明提供一种雾滴沉积量测量方法，包括：接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；所述回波时域信号是由声波发射模块向所述雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量方法，根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积速度，具体包括：对所述回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号；根据所述回波频域信号确定所述回波时域信号相关的第一声波频率；根据所述第一声波频率、所述声波时域信号相关的第二声波频率、声波在所述雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定所述雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积速度。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量方法，所述根据所述第一声波频率、所述声波时域信号相关的第二声波频率、所述声波时域信号在所述雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定所述雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积速度，具体计算公式为：
其中，
为所述第一声波频率，/>
为所述第二声波频率，/>
为所述声波时域信号在所述雾滴沉积探测区域内的传播速度，/>
为所述沉积速度。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量方法，根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积量，具体包括：对所述回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号；根据所述回波频域信号的声波频率上限值和声波频率下限值，确定声波频率范围；按照预设声波频率步长将所述声波频率范围划分为多个频段；计算每个所述频段相关的频谱能量；基于每个频段频谱能量换算出每个所述频段相关的雾滴质量；将所有频段相关的雾滴质量的总和作为所述沉积量。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量方法，所述计算每个所述频段相关的频谱能量，具体计算公式为：
其中，
为所述回波频域信号第i个频段相关的频谱能量，/>
为所述回波频域信号的声波频率下限值；/>
为所述预设声波频率步长；/>
为所述回波频域信号。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量方法，所述声波时域信号为超声波时域信号。
第二方面，本发明还提供一种雾滴沉积量测量装置，包括：数据接收模块，用于接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；数据分析模块，用于根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；所述回波时域信号是由声波发射模块向所述雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
第三方面，本发明还提供一种雾滴沉积量测量系统，包括设置于雾滴沉积探测区域内的至少一个雾滴沉积量探测装置和设置于远端的如上所述的雾滴沉积量测量装置；所述雾滴沉积量探测装置包括雾滴收集盒、声波发射模块、声波接收模块、无线发射模块和控制模块；所述雾滴收集盒的上部开口，所述声波发射模块、声波接收模块设置在所述上部开口处的侧壁上；所述控制模块通过所述无线发射模块与每个所述雾滴沉积量测量装置的数据接收模块通信连接；所述数据分析模块，还用于通过所述控制模块控制任一所述雾滴沉积量探测装置的所述声波发射模块向所述雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号，并控制所述数据接收模块接收所述雾滴沉积量探测装置的声波接收模块所采集到的所述回波时域信号，以根据所述回波时域信号确定所述雾滴沉积量探测装置所在的雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量系统，每个所述雾滴沉积量探测装置的所述雾滴收集盒是由吸收声波的材料制成。
根据本发明提供的一种雾滴沉积量测量系统，所述声波发射模块和所述声波接收模块的探头均朝向所述雾滴收集盒的内部空间。
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述雾滴沉积量测量方法的步骤。
第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述雾滴沉积量测量方法的步骤。
第六方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述雾滴沉积量测量方法的步骤。
本发明提供的雾滴沉积量测量方法、装置及系统，通过向雾滴沉积探测区域发射声波时域信号，并根据采集到的声波时域信号在雾滴处反射生成的回波时域信号，实时获取雾滴沉积探测区域的沉积速度以及沉积量，实现快速、实时、准确地测量雾滴的沉积速度以及沉积量，为后续指导施药作业提供数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的雾滴沉积量测量方法的流程示意图；
图2是本发明提供的雾滴沉积量测量装置的结构示意图；
图3是本发明提供的雾滴沉积量测量系统的结构示意图；
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图；
其中，附图标记为：
1：雾滴收集盒；2：声波发射模块；3：声波接收模块；4：控制模块；5：无线发射模块；6：数据接收模块；7：雾滴沉积量测量装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
下面结合图1-图4描述本发明实施例所提供的雾滴沉积量测量方法、装置及系统。
图1是本发明提供的雾滴沉积量测量方法的流程示意图，如图1所示，其执行主体可以为计算机，包括但不限于以下步骤：
步骤101：接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号。
其中，回波时域信号是由声波发射模块向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
具体地，当声波发射模块向航空施药作业过程中需要探测雾滴沉积量的雾滴沉积探测区域发射声波时域信号后，声波时域信号在传播过程中碰到雾滴时将发生漫反射，从而产生回波时域信号，而回波时域信号将会被声波接收模块所采集到的。其中，声波发射模块与声波接收模块可以集成设置于声波收发装置上，声波时域信号可以为超声波时域信号，也可以为可闻声波时域信号。
例如，当开始航空施药作业的时候，声波发射模块开始持续发射超声波信号至雾滴沉积探测区域内，直到航空施药作业结束，则声波发射模块停止发射超声波信号。因此，在开始航空施药作业到航空施药作业结束的这段时间内，声波发射模块持续发射的超声波信号作为超声波时域信号。
进一步地，当开始航空施药作业的时候，声波接收模块开始采集回波信号，直到航空施药作业结束，则声波发射模块停止采集回波信号。因此，在开始航空施药作业到航空施药作业结束的这段时间内，声波发射模块持续采集的回波信号作为回波时域信号。
需要说明的是，可以通过在雾滴沉积探测区域内设置多个声波收发装置，实现同时测量雾滴沉积探测区域内不同位置的雾滴的沉积速度以及沉积量，计算机可以接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号。其中，计算机可以与声波接收模块远程通信连接，从而接收声波接收模块所采集到的回波时域信号。
例如，可以通过在雾滴沉积探测区域内划分多个子网格，并在每个子网格内设置一个声波收发装置，当某个子网格内开始航空施药作业的时候，则计算机可以远程控制该子网格内的声波收发装置上的声波发射模块与声波接收模块开始工作；当某个子网格内停止航空施药作业的时候，则计算机可以远程控制该子网格内的声波收发装置上的声波发射模块与声波接收模块停止工作，进入待机模式，从而有效提高声波发射模块与声波接收模块的工作效率。
需要说明的是，声波接收模块所采集到的回波时域信号中还可能包含有声波发射模块所发射的声波时域信号，由于经过雾滴反射后的回波时域信号与直接接收到的由声波发射模块所发射的声波时域信号，两者之间的信号频率是存在区别的。因此可以通过滤波处理的方式，去除未经雾滴反射便被声波接收模块所采集到的声波时域信号。
步骤102：根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量。
具体地，当计算机接收回波时域信号后，便可通过对回波时域信号进一步处理，以获取雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量。
其中，雾滴的沉积速度可以基于声波的多普勒效应测量到，多普勒效应是指声波的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化，而声波的波长与频率之间的关系为波长和频率成反比。
因此，当发射到雾滴沉积探测区域内的声波时域信号，经过正在沉积的雾滴后，由于雾滴具有沉积速度，将会漫反射发生了频率变化的回波时域信号。
当对采集到的回波时域信号进一步处理后，确定其频率相对于声波发射模块发射的声波时域信号的频率变化，便可计算得到雾滴的沉积速度。
进一步地，雾滴的沉积量是指雾滴的质量，即雾滴的质量越大，雾滴的沉积量也就越大。而雾滴的质量越大，其体积越大，反射面积也就越大，而当雾滴的反射面积增大，经雾滴反射后生成的回波时域信号的能量也将增大。
因此，当对采集到的回波时域信号进一步处理后，确定其所携带的能量，即可快速计算出雾滴的沉积量。
基于上述实施例，计算机可以针对性地接收任一子网格内的声波接收模块所采集到的回波时域信号，从而获取该子网格的雾滴的沉积速度及沉积量，也可以接收所有子网格内的声波接收模块所采集到的回波时域信号，从而获取所有子网格的雾滴的沉积速度及沉积量。
进一步地，可以基于获取到的所有子网格的雾滴的沉积速度及沉积量，为后续航空施药作业过程的路径规划提供数据支持。例如，若某个子网格的雾滴沉积量并未达到用户预先设定好的目标值，则可以在下一次航空施药作业过程中，调整无人机的飞行路线，使无人机能够飞行经过该子网格，确保能够提高该子网格的雾滴沉积量能够达到用户预先设定好的目标值；若某个子网格的雾滴沉积量已经达到用户预先设定好的目标值，则可以在下一次航空施药作业过程中，调整无人机的飞行路线，使无人机不会再次飞行经过该子网格，确保该子网格的雾滴沉积量不会超出用户预先设定好的目标值，进而达到合理、高效地施药的目的。
综上，由于现有的雾滴沉积量测量方法，需要通过各种被动收集器收集雾滴沉积数据，并需要在作业过程后运输到实验室进一步处理后，才可以测量出雾滴沉积量。此外，在操作过程中，容易受到外界因素的干扰而影响最后的测量结果精度。因此，现有的雾滴沉积量测量方法存在实时性差、操作流程繁琐、测量结果精度低的缺陷。
而本发明提供的雾滴沉积量测量方法，能够有效克服上述缺陷，可以通过实时接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号，从而根据该回波时域信号实时、快速地测量出雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量。此外，由于不需要将收集器运输至实验室以待后续数据处理，因此减少了受到外界因素干扰影响测量结果的可能性，提高了测量结果精度。
进一步地，现有的雾滴沉积量测量方法，当被动收集器被收集运输至实验室获取测量结果后，需要再次布置在作业区域内，才可进行下一次的雾滴沉积量测量过程。而本发明在雾滴沉积探测区域内设置好多个声波收发装置后，便可连续多次、快速、实时地测量雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量，为后续的指导施药作业过程提供数据支持。
本发明提供的雾滴沉积量测量方法，通过向雾滴沉积探测区域发射声波时域信号，并根据采集到的声波时域信号在雾滴处反射生成的回波时域信号，实时获取雾滴沉积探测区域的沉积速度以及沉积量，实现快速、实时、准确地测量雾滴的沉积速度以及沉积量，为后续指导施药作业提供数据支持。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度，具体包括：
对回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号。
根据回波频域信号确定回波时域信号相关的第一声波频率。
根据第一声波频率、声波时域信号相关的第二声波频率、声波在雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度。
具体地，当计算机接收到声波接收模块所采集到的回波时域信号后，需要对回波时域信号进行时频域转换，以获取到对应的回波频域信号。
其中，时频域转换可以是通过傅里叶变换完成的，还可以是通过快速傅里叶变换完成的。
例如，当接收到回波时域信号
后，计算机通过快速傅里叶变换完成对回波时域信号进行时频域转换，从而获取到对应的回波频域信号/>
。
进一步地，当获取到回波频域信号后，便可基于回波频域信号确定回波时域信号相关的第一声波频率。其中，第一声波频率是指回波频域信号的频率。
因此，基于声波的多普勒效应，根据第一声波频率、声波时域信号相关的第二声波频率、声波在雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度。其中，第二声波频率可以通过读取声波发射模块的声波时域信号发射参数获取到；声波在雾滴沉积探测区域内的传播速度可以通过实验模拟获取到。
可选地，根据第一声波频率、声波时域信号相关的第二声波频率、声波在雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度，具体计算公式为：
其中，
为第一声波频率，/>
为第二声波频率，/>
为声波时域信号在雾滴沉积探测区域内的传播速度，/>
为沉积速度。
需要说明的是，由于在雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度不一样，因此对反射形成的回波时域信号进行时频域转换后获取到的回波频域信号中，将包含多种不同的频率分量。
例如，回波频域信号中多种不同的频率分量中声波频率下限值为
，声波频率上限值为/>
，可以按照预设声波频率步长/>
将回波频域信号划分为多个频段，例如按照预设声波频率步长/>
将回波频域信号划分为
总共N个频段。
进一步地，对于每一个频段，可以取频率中间值代表该频段的频率，具体表示为：
其中，
为第i个频段的频率；/>
为声波频率下限值。
因此，将通过公式（2）计算出的每个频段的频率作为第一声波频率代入至公式（1），即可求出每个频段所对应的雾滴的沉积速度。
综上，可以通过结合公式（1）与公式（2），测量计算出每一个频段所对应的雾滴的沉积速度，从而可以通过计算出的所有雾滴的沉积速度直观地了解雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度范围，以便于后续指导施药作业过程。
本发明提供的雾滴沉积量测量方法，通过确定回波时域信号相关的第一声波频率、声波时域信号相关的第二声波频率以及声波时域信号在雾滴沉积探测区域内的传播速度，实现快速、准确、实时地检测出雾滴的沉积速度，能够为后续指导施药作业过程提供数据支持。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积量，具体包括：
对回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号。
根据回波频域信号的声波频率上限值和声波频率下限值，确定声波频率范围。
按照预设声波频率步长将声波频率范围划分为多个频段。
计算每个频段相关的频谱能量。
基于每个频段频谱能量换算出每个频段相关的雾滴质量。
将所有频段相关的雾滴质量的总和作为沉积量。
具体地，当计算机接收回波时域信号后，可以通过对回波时域信号进行快速傅里叶变换以完成时频域转换，获取对应的回波频域信号
。
进一步根据回波频域信号
的声波频率上限值/>
和声波频率下限值/>
，确定声波频率范围为/>
。
确定声波频率范围后，可以根据预设声波频率步长将声波频率范围划分为多个频段。其中，预设声波频率步长可以是依据具体场景需求预先设定好的，例如设定为50Hz。
可选地，例如按照预设声波频率步长
将回波频域信号划分为
总共N个频段，计算每个频段相关的频谱能量。频谱能量的具体计算公式为：
其中，
为回波频域信号第i个频段相关的频谱能量，/>
为回波频域信号的声波频率下限值；/>
为预设声波频率步长；/>
为回波频域信号。
因此，通过积分运算计算得到每个频段相关的频谱能量后，便可基于每个频段频谱能量换算出每个频段相关的雾滴质量，具体计算公式为：
其中，
为回波频域信号第i个频段相关的雾滴质量；/>
为一个常数，可以在实验室条件下测定。
具体来说，可以采用以下实验步骤获取上述公式（4）中的常数
：
首先，预先设定好多组雾滴质量实验组；
然后，对每一组雾滴质量实验组发射声波时域信号，并对采集到的回波时域信号进行时频域转换；
再通过获取到的回波频域信号，计算回波频域信号的相关频谱能量；
最后，可以得到多组雾滴质量与频谱能量的实验数据，并对多组实验数据进行线性拟合，就可以得到常数的具体数值。
进一步地，当换算出每个频段相关的雾滴质量后，可将所有频段相关的雾滴质量的总和作为雾滴的沉积量，具体计算公式为：
其中，m为雾滴的沉积量，N为频段的总数量。
本发明提供的雾滴沉积量测量方法，通过确定回波频域信号中每个频段相关的频谱能量，进而换算出每个频段相关的雾滴质量，进而实现快速、准确、实时地检测出雾滴的沉积量，能够为后续指导施药作业过程提供数据支持。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，声波时域信号为超声波时域信号。
具体地，超声波时域信号是指频率大于20000Hz的声波时域信号，通过发射超声波时域信号，能够有效防止外界环境噪音掩盖雾滴引起的多普勒效应，从而确保能够正确计算雾滴的沉积速度与沉积量。
本发明提供的雾滴沉积量测量方法，通过设定发射超声波时域信号，能够有效防止外界环境噪音掩盖雾滴引起的多普勒效应，提高雾滴的沉积速度与沉积量测量结果的精度。
图2是本发明提供的雾滴沉积量测量装置的结构示意图，如图2所示，主要包括：数据接收模块21和数据分析模块22，其中：
数据接收模块21，用于接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号。
数据分析模块22，用于根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量。
其中，回波时域信号是由声波发射模块向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
需要说明的是，本发明实施例提供的雾滴沉积量测量装置，在具体运行时，可以执行上述任一实施例所述的雾滴沉积量测量方法，对此本实施例不作赘述。
本发明提供的雾滴沉积量测量装置，通过向雾滴沉积探测区域发射声波时域信号，并根据采集到的声波时域信号在雾滴处反射生成的回波时域信号，实时获取雾滴沉积探测区域的沉积速度以及沉积量，实现快速、实时、准确地测量雾滴的沉积速度以及沉积量，为后续指导施药作业提供数据支持。
图3是本发明提供的雾滴沉积量测量系统的结构示意图，如图3所示，包括设置于雾滴沉积探测区域内的至少一个雾滴沉积量探测装置和设置于远端的如上所述的雾滴沉积量测量装置7。
雾滴沉积量探测装置包括雾滴收集盒1、声波发射模块2、声波接收模块3、无线发射模块5和控制模块4。
雾滴收集盒1的上部开口，声波发射模块2、声波接收模块3设置在上部开口处的侧壁上。
控制模块4通过无线发射模块5与每个雾滴沉积量测量装置7的数据接收模块6通信连接。
雾滴沉积量测量装置7的数据分析模块，还用于通过控制模块4控制任一雾滴沉积量探测装置的声波发射模块2向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号，并控制数据接收模块6接收雾滴沉积量探测装置的声波接收模块3所采集到的回波时域信号，以根据回波时域信号确定雾滴沉积量探测装置所在的雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量。
具体地，雾滴沉积量测量装置7可以为设置在远端的计算机，可以接收多个雾滴沉积量探测装置采集到的回波时域信号。
进一步地，雾滴收集盒1的上部开口，声波发射模块2、声波接收模块3设置在上部开口处的侧壁上，可以确保当雾滴沉积下降进入雾滴收集盒后，将因为沉积下降而保持处于远离声波发射模块2、声波接收模块3的状态，且由于声波发射模块2、声波接收模块3相对位置不变并较为接近，因此雾滴相对于声波发射模块2的移动速度与雾滴相对于声波接收模块3的移动速度近似相等，从而确保公式（1）能够正确计算出雾滴的沉积速度。
其中，雾滴收集盒1可以为上部开口为圆形的柱状容器，也可以为上部开口为长方形的矩形容器，对此本发明不作具体限定。柱状容器或矩形容器可以确保雾滴在雾滴收集盒1内沉积下降的过程为垂直下落而不会沉积在雾滴收集盒1的侧壁上，可以有效确保测量结果的精度。
需要说明的是，雾滴收集盒1的尺寸可以根据测量需求进行调整，例如测量数据的数量需求较高的时候，可以增大雾滴收集盒1的尺寸。
本发明提供的雾滴沉积量测量系统，通过向雾滴沉积探测区域发射声波时域信号，并根据采集到的声波时域信号在雾滴处反射生成的回波时域信号，实时获取雾滴沉积探测区域的沉积速度以及沉积量，实现快速、实时、准确地测量雾滴的沉积速度以及沉积量，为后续指导施药作业提供数据支持。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，每个雾滴沉积量探测装置的雾滴收集盒1是由吸收声波的材料制成。
具体地，当雾滴沉积量探测装置的雾滴收集盒1是由吸收声波的材料制成的时候，可以有效减少雾滴收集盒1内声波时域信号的多次反射，确保声波接收模块3仅采集到直接经雾滴反射后生成的回波时域信号。
可选地，吸收声波的材料可以为从表面至内部具有许多细小的敞开孔道从而使得声波衰减的多孔材料，例如有纤维状聚集组织的各种有机或无机纤维及其制品，具有较好的吸收中高频声波的作用。因此，能够较好地吸收雾滴收集盒1内的声波时域信号，减少反射次数，提高测量结果的精度。
本发明提供的雾滴沉积量测量系统，通过设置每个雾滴沉积量探测装置的雾滴收集盒是由吸收声波的材料制成，可以有效减少雾滴收集盒内声波时域信号的多次反射，确保声波接收模块仅采集到直接经雾滴反射后生成的回波时域信号，进而有效提高测量结果的精度。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，声波发射模块2和声波接收模块3的探头均朝向雾滴收集盒1的内部空间。
具体地，通过设置声波发射模块2和声波接收模块3的探头均朝向雾滴收集盒1的内部空间，可以避免声波发射模块2发射的声波时域信号传播到外界环境中，从而避免在外界环境移动物体表面处后反射生成的回波时域信号被声波接收模块3所采集到。
因此，可以有效确保声波发射模块2发射的声波时域信号能够经雾滴反射后生成回波时域信号并被声波接收模块3所采集，提高测量结果的精度。
本发明提供的雾滴沉积量测量系统，通过设置声波发射模块和声波接收模块3的探头均朝向雾滴收集盒的内部空间，可以避免声波发射模块发射的声波时域信号传播到外界环境中，从而避免在外界环境移动物体表面处后反射生成的回波时域信号被声波接收模块所采集到，提高测量结果的精度。
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）410、通信接口（Communications Interface）420、存储器（memory）430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行雾滴沉积量测量方法，该方法包括：接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；回波时域信号是由声波发射模块向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的雾滴沉积量测量方法，该方法包括：接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；回波时域信号是由声波发射模块向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的雾滴沉积量测量方法，该方法包括：接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；根据回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；回波时域信号是由声波发射模块向雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种雾滴沉积量测量方法，其特征在于，包括：
接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；
根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；
所述回波时域信号是由声波发射模块向所述雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的；
根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积量，具体包括：
对所述回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号；
根据所述回波频域信号的声波频率上限值和声波频率下限值，确定声波频率范围；
按照预设声波频率步长将所述声波频率范围划分为多个频段；
计算每个所述频段相关的频谱能量；
基于每个频段频谱能量换算出每个所述频段相关的雾滴质量；
将所有频段相关的雾滴质量的总和作为所述沉积量。
2.根据权利要求1所述的雾滴沉积量测量方法，其特征在于，根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积速度，具体包括：
对所述回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号；
根据所述回波频域信号确定所述回波时域信号相关的第一声波频率；
根据所述第一声波频率、所述声波时域信号相关的第二声波频率、声波在所述雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定所述雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积速度。
3.根据权利要求2所述的雾滴沉积量测量方法，其特征在于，所述根据所述第一声波频率、所述声波时域信号相关的第二声波频率、所述声波时域信号在所述雾滴沉积探测区域内的传播速度，确定所述雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积速度，具体计算公式为：
其中，
为所述第一声波频率，/>
为所述第二声波频率，/>
为所述声波时域信号在所述雾滴沉积探测区域内的传播速度，/>
为所述沉积速度。
4.根据权利要求1所述的雾滴沉积量测量方法，其特征在于，所述计算每个所述频段相关的频谱能量，具体计算公式为：
其中，
为所述回波频域信号第i个频段相关的频谱能量，/>
为所述回波频域信号的声波频率下限值；/>
为所述预设声波频率步长；/>
为所述回波频域信号。
5.根据权利要求1所述的雾滴沉积量测量方法，其特征在于，所述声波时域信号为超声波时域信号。
6.一种雾滴沉积量测量装置，其特征在于，包括：
数据接收模块，用于接收任一声波接收模块所采集到的回波时域信号；
数据分析模块，用于根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；
所述回波时域信号是由声波发射模块向所述雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号后经雾滴反射后生成的；
根据所述回波时域信号确定雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积量，具体包括：
对所述回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号；
根据所述回波频域信号的声波频率上限值和声波频率下限值，确定声波频率范围；
按照预设声波频率步长将所述声波频率范围划分为多个频段；
计算每个所述频段相关的频谱能量；
基于每个频段频谱能量换算出每个所述频段相关的雾滴质量；
将所有频段相关的雾滴质量的总和作为所述沉积量。
7.一种雾滴沉积量测量系统，其特征在于，包括设置于雾滴沉积探测区域内的至少一个雾滴沉积量探测装置和设置于远端的如权利要求6所述的雾滴沉积量测量装置；
所述雾滴沉积量探测装置包括雾滴收集盒、声波发射模块、声波接收模块、无线发射模块和控制模块；
所述雾滴收集盒的上部开口，所述声波发射模块、声波接收模块设置在所述上部开口处的侧壁上；
所述控制模块通过所述无线发射模块与每个所述雾滴沉积量测量装置的数据接收模块通信连接；
所述数据分析模块，还用于通过所述控制模块控制任一所述雾滴沉积量探测装置的所述声波发射模块向所述雾滴沉积探测区域内发射声波时域信号，并控制所述数据接收模块接收所述雾滴沉积量探测装置的声波接收模块所采集到的所述回波时域信号，以根据所述回波时域信号确定所述雾滴沉积量探测装置所在的雾滴沉积探测区域内雾滴的沉积速度以及沉积量；
根据所述回波时域信号确定所述雾滴沉积量探测装置所在的雾滴沉积探测区域内雾滴的所述沉积量，具体包括：
对所述回波时域信号进行时频域转换，获取对应的回波频域信号；
根据所述回波频域信号的声波频率上限值和声波频率下限值，确定声波频率范围；
按照预设声波频率步长将所述声波频率范围划分为多个频段；
计算每个所述频段相关的频谱能量；
基于每个频段频谱能量换算出每个所述频段相关的雾滴质量；
将所有频段相关的雾滴质量的总和作为所述沉积量。
8.根据权利要求7所述的雾滴沉积量测量系统，其特征在于，每个所述雾滴沉积量探测装置的所述雾滴收集盒是由吸收声波的材料制成。
9.根据权利要求8所述的雾滴沉积量测量系统，其特征在于，所述声波发射模块和所述声波接收模块的探头均朝向所述雾滴收集盒的内部空间。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述雾滴沉积量测量方法。
11.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述雾滴沉积量测量方法。
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