JP2021504716A - マイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法 - Google Patents
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Abstract
Description
植物保護ドローンでの作業時の散布量及び散布エリアを正確に得るため、散布量のテスト問題を解決することが急務となっていた。
マイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法であって、
マイクロホンは、植物保護ドローン上のダイヤフラムポンプの音波信号を収集すると共に音波信号を音声制御ユニットに送信するステップ1と、
音声制御ユニットは、音波信号をアナログ信号に変換して、アナログ信号をコントローラに送信するステップ2と、
コントローラは、アナログ信号を受信し、信号に対し音声スペクトル分析を実行して音波スペクトグラムを得るステップ3と、
音波スペクトグラムを通じてダイヤフラムポンプ動作の時間帯を判断し、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯の音波スペクトグラムを選択するステップ4と、
ダイヤフラムポンプから発せられた音波信号の振幅閾値範囲内にない他の振幅をダイヤフラムポンプ動作の時間帯の音波スペクトグラム内からろ過除去するステップ5と、
フーリエ変換法により、ステップ5で得られた音波スペクトグラムを解析し、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数を得るステップ6と、
ダイヤフラムポンプの異なる流量の動作状態におけるダイヤフラムの音波周波数を事前に校正し、ダイヤフラムポンプ内のダイヤフラム音波周波数とダイヤフラムポンプ流量の関係式を得るステップ7と、
ステップ6で得られたダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数をステップ7の関係式に代入して、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点に対応する流量を得るステップ8と、
を含む。
音波スペクトグラムを通じて音波スペクトグラム内の正側振幅段階の時点を選択し、前記時点はダイヤフラムポンプのオン時点であり、音波スペクトグラムを通じて音波スペクトグラム内の負側振幅段階の時点を選択し、前記時点がダイヤフラムポンプのオフ時点であり、ダイヤフラムポンプがオンにする時点と次の隣接するダイヤフラムポンプのオフ時点との間の時間帯はダイヤフラムポンプ動作の時間帯であるステップ(1)と、
ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の音波スペクトグラムを選択するステップ(2)と、
を含む。
前記負側振幅段階の時点は、具体的に段階変化の閾値をあらかじめ設定し、ある時点での振幅が増大し、かつ増大した変化値が段階変化の閾値より大きい場合、該時点が負側振幅段階の時点であることを含む。
ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の音波スペクトグラムに基づき前記音波スペクトグラム内の振幅を決定し、ダイヤフラムポンプから発せられる音波信号の振幅閾値範囲をあらかじめ設定し、ダイヤフラムポンプから発せられた音波信号の振幅閾値範囲内にない他の振幅をダイヤフラムポンプ動作の時間帯の音波スペクトグラム内からろ過除去することを含む。
フーリエ変換法によりステップ5で得られた音波スペクトグラムを解析することで、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内のダイヤフラム往復運動の周波数特性を解析し、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点に対応するスペクトル図を得るステップ(1)と、
スペクトル図内のOHZに最も近く、振幅の変化が大きく、周波数倍増に属さない音波周波数(この音波周波数は、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内のスペクトル図に対応する時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数であり、前記スペクトル図内の振幅変化が大きい音波周波数は振幅変化値が振幅変化閾値より大きい音波周波数であることを意味する)を選択するステップ(2)と、
を含む。
(ステップ1)
音波信号収集:マイクロホン2は、植物保護ドローン上のダイヤフラムポンプ1の音波信号を収集すると共に音波信号を音声制御ユニット3に送信し、
(ステップ2)
音波アナログーデジタル変換:音声制御ユニット3は、音波信号をアナログ信号に変換して、アナログ信号をコントローラ4に送信し、
(ステップ3)
音声スペクトル分析:コントローラ4は、アナログ信号を受信し、信号に対し音声スペクトル分析を実行して音波スペクトグラムを得;音波スペクトグラムは、図3に示す通りで、音波スペクトグラムの横軸が時間を表し、縦軸が振幅を表し、波形は振幅が時間と伴に変化することを特徴とし、
(ステップ4)
音声スペクトル分析:音波スペクトグラムを通じてダイヤフラムポンプ動作の時間帯を判断し、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯の音波スペクトグラムを選択し;図3に示すように、T11〜T1Mは、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯であり;T21〜T2Mは、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯であり;T31〜T3Mは、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯であり、
(ステップ5)
ローパスフィルタリング:ダイヤフラムポンプから発せられた音波信号の振幅閾値範囲内にない他の振幅をダイヤフラムポンプ動作の時間帯の音波スペクトグラム内からろ過除去し;ドローンの運転時のプロペラ、モータまたはその他の機械の振動が音波信号を起こすことができ、マイクロホンがポンプダイヤフラムポンプの運動情報を収集する際に、同時に各周波数帯域のクラッター信号を受信し、マイクロホンがダイヤフラムポンプヘッドに密接に取り付けられているためダイヤフラムポンプから発せられた音波信号の振幅が最大になり、植物保護ドローン機体上の他の音波信号の振幅が小さくし、時間周波数信号の変動が乱雑で音声スペクトル解析を通じて有効な音波強度を得て、ローパスフィルタリングを行い、
(ステップ6)
有効な音波周波数の特性解析:フーリエ変換法により、ステップ5で得られた音波スペクトグラムを解析し、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数を得、
(ステップ7)
ダイヤフラムポンプ流量の計算:ダイヤフラムポンプの異なる流量の動作状態におけるダイヤフラムの音波周波数を事前に校正し、ダイヤフラムポンプ内のダイヤフラム音波周波数とダイヤフラムポンプ流量の関係式を得、
(ステップ8)
ダイヤフラムポンプ流量の計算:ステップ6で得られたダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数をステップ7の関係式に代入して、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点に対応する流量を得る。
音波スペクトグラムを通じて音波スペクトグラム内の正側振幅段階の時点を選択し、前記時点はダイヤフラムポンプのオン時点であり、音波スペクトグラムを通じて音波スペクトグラム内の負側振幅段階の時点を選択し、前記時点がダイヤフラムポンプのオフ時点であり、ダイヤフラムポンプがオンにする時点と次の隣接するダイヤフラムポンプのオフ時点との間の時間帯はダイヤフラムポンプ動作の時間帯であるステップ(1)と、
ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の音波スペクトグラムを選択するステップ(2)と、
を含む。
Claims (6)
- マイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法であって、
前記マイクロホンは、植物保護ドローン上の前記ダイヤフラムポンプの音波信号を収集すると共に前記音波信号を音声制御ユニットに送信するステップ1と、
前記音声制御ユニットは、前記音波信号をアナログ信号に変換して、前記アナログ信号をコントローラに送信するステップ2と、
前記コントローラは、前記アナログ信号を受信し、信号に対し音声スペクトル分析を実行して音波スペクトグラムを得るステップ3と、
前記音波スペクトグラムを通じて前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯を判断し、前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯の前記音波スペクトグラムを選択するステップ4と、
前記ダイヤフラムポンプから発せられた前記音波信号の振幅閾値範囲内にない他の振幅を前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯の前記音波スペクトグラム内からろ過除去するステップ5と、
フーリエ変換法により、前記ステップ5で得られた前記音波スペクトグラムを解析し、前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数を得るステップ6と、
前記ダイヤフラムポンプの異なる流量の動作状態における前記ダイヤフラムの前記音波周波数を事前に校正し、前記ダイヤフラムポンプ内の前記ダイヤフラム音波周波数と前記ダイヤフラムポンプ流量の関係式を得るステップ7と、
前記ステップ6で得られた前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点の前記ダイヤフラム往復運動の前記音波周波数を前記ステップ7の関係式に代入して、前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点に対応する流量を得るステップ8と、
を含むことを特徴とする、マイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法。 - 前記音声制御ユニットは、音波アナログーデジタル変換ユニットを含み、前記コントローラがワンチップマイコンを用いることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法。
- 前記ステップ4は、具体的に、
前記音波スペクトグラムを通じて前記音波スペクトグラム内の正側振幅段階の時点を選択し、前記時点は前記ダイヤフラムポンプのオン時点であり、前記音波スペクトグラムを通じて前記音波スペクトグラム内の負側振幅段階の時点を選択し、前記時点が前記ダイヤフラムポンプのオフ時点であり、前記ダイヤフラムポンプがオンにする時点と次の隣接する前記ダイヤフラムポンプのオフ時点との間の時間帯は前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯であるステップ(1)と、
前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の前記音波スペクトグラムを選択するステップ(2)と、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載のマイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法。 - 前記正側振幅段階の時点は、具体的に段階変化の閾値をあらかじめ設定し、ある時点での振幅が増大し、かつ増大した変化値が前記段階変化の閾値より大きい場合、該時点が正側振幅段階の時点であることを含み、
前記負側振幅段階の時点は、具体的に段階変化の閾値をあらかじめ設定し、ある時点での振幅が増大し、かつ増大した変化値が前記段階変化の閾値より大きい場合、該時点が負側振幅段階の時点であることを含む、
ことを特徴とする、請求項3に記載のマイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法。 - 前記ステップ5は、前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の前記音波スペクトグラムに基づき前記音波スペクトグラム内の振幅を決定し、前記ダイヤフラムポンプから発せられる前記音波信号の振幅閾値範囲をあらかじめ設定し、前記ダイヤフラムポンプから発せられた前記音波信号の前記振幅閾値範囲内にない他の振幅を前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯の前記音波スペクトグラム内からろ過除去することを含むことを特徴とする、請求項3に記載のマイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法。
- 前記的ステップ6は、
フーリエ変換法により前記ステップ5で得られた前記音波スペクトグラムを解析することで、前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の前記ダイヤフラム往復運動の周波数特性を解析し、前記ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内の各時点に対応するスペクトル図を得るステップ(1)と、
前記スペクトル図内のOHZに最も近く、振幅の変化が大きく、周波数倍増に属さない音波周波数(この音波周波数は、ダイヤフラムポンプ動作の時間帯内のスペクトル図に対応する時点のダイヤフラム往復運動の音波周波数であり、前記スペクトル図内の振幅変化が大きい音波周波数は振幅変化値が振幅変化閾値より大きい音波周波数であることを意味する)を選択するステップ(2)と、
を含むことを特徴とする、請求項5に記載のマイクロホンに基づいた植物保護ドローンのダイヤフラムポンプの散布量テスト方法。
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