RU2725482C1 - Method and device for automatic control of agricultural crops cultivating - Google Patents
Method and device for automatic control of agricultural crops cultivating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725482C1 RU2725482C1 RU2019118575A RU2019118575A RU2725482C1 RU 2725482 C1 RU2725482 C1 RU 2725482C1 RU 2019118575 A RU2019118575 A RU 2019118575A RU 2019118575 A RU2019118575 A RU 2019118575A RU 2725482 C1 RU2725482 C1 RU 2725482C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- crops
- module
- soil
- complex
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Botany (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Ecology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые способ и устройство относятся к области сельского хозяйства, в частности к реализации управляемых технологий земледелия, и могут быть использованы в отрасли полевого растениеводства.The proposed method and device relate to the field of agriculture, in particular to the implementation of controlled agricultural technologies, and can be used in the field of crop production.
Известны способы и устройства автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур (авт. свид. СССР №903.767; патенты РФ №№2.156.057, 2.265.989, 2.378.159, 2.444.177, 2.471.338, 2.489.846, 2.492.626, 2.538.997, 2.558.225, 2.586.142; патенты США №№6.199.000, 6.421.010, 6.700.486; патент Германии №4.442.171; патент Франции №2.671.534; Жукова О. Точность на полях. Журнал «Агропрофи», раздел Растениеводство, 2008, №3, с. 12-34; Рунов Б.А., Пильникова Н.В. Основы технологии точного земледелия. СПб, АФИ, 2012, с. 39-40 и другие).Known methods and devices for automatic control of the processes of cultivation of crops (ed. Certificate of the USSR No. 903.767; RF patents No. 2.156.057, 2.265.989, 2.378.159, 2.444.177, 2.471.338, 2.489.846, 2.492.626 , 2.538.997, 2.558.225, 2.586.142; U.S. Patent Nos. 6,199,000, 6,421,010, 6,700,486; German Patent 4,442,171; French Patent 2,671,534; Zhukova O. Field Precision. Agroprofy Magazine, section Plant Growing, 2008, No. 3, pp. 12-34; Runov B.A., Pilnikova N.V. Fundamentals of Precision Agriculture Technology. St. Petersburg, AFI, 2012, pp. 39-40 and others).
Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ и устройство автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур» (патент РФ №2.538.997, А01G 1/00, 2012), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed are "Method and device for automatic control of the processes of cultivation of agricultural crops" (RF patent No. 2.538.997, А01G 1/00, 2012), which are selected as prototypes.
Известные способ и устройство предусматривают оценку состава почвы возделываемого угодья и ее продукционного потенциала по пробам почвы, контроль состояния развития сельскохозяйственных культур по видеоизображениям сельскохозяйственных культур, полученным с помощью модуля визуального контроля, и техногенные воздействия на технологические процессы. Взятие и доставку проб почвы и фрагментов сельскохозяйственных культур с депрессивных участков возделываемого угодья выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключается вредное воздействие на почву и сельскохозяйственные культуры. Причем оценку состава почвы, ее продукционного потенциала и контроль состояния развития производят в два этапа.The known method and device provide for assessing the composition of the soil of the cultivated land and its production potential by soil samples, monitoring the state of development of crops by video images of crops obtained using the visual control module, and technogenic impacts on technological processes. Sampling and delivery of soil samples and crop fragments from depressed areas of cultivated land is carried out using robotic apparatus, the functioning of which eliminates the harmful effects on soil and crops. Moreover, the evaluation of the composition of the soil, its production potential and monitoring the state of development is carried out in two stages.
При этом на первом этапе оценку состава почвы и ее продукционного потенциала осуществляют сравнением видеоизображений культур, находящихся на возделываемом угодье. По результатам сравнения видеоизображений возделываемое угодье разбивают на участки, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу.At the same time, at the first stage, the soil composition and its production potential are assessed by comparing video images of crops located on the cultivated land. According to the results of comparing video images, the cultivated land is divided into sections that are homogeneous in soil composition and its production potential.
На втором этапе оценки выявляют депрессивные участки возделываемого угодья, на которых необходимы техногенные воздействия, увеличивающие продукционный потенциал почвы. С этих депрессивных участков осуществляют доставку фрагментов сельскохозяйственных культур и проб почвы.At the second stage of the assessment, depressed areas of the cultivated land are identified that require technogenic impacts that increase the production potential of the soil. From these depressed areas, crop fragments and soil samples are delivered.
После этого выполняют лабораторный анализ состава почвы и сельскохозяйственных культур для каждого депрессивного участка возделываемого угодья. Вырабатывают и осуществляют техногенные воздействия на технологические процессы возделывания, сельскохозяйственные культуры и почву для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на депрессивных участках возделываемого угодья. В устройство введен модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья в лабораторно-управляющий комплекс. При этом в качестве модуля доставки фрагментов растений с возделываемого угодья применен беспилотный летающий аппарат. Модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье, лабораторно-управляющий комплекс и модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья связаны между собой инфокоммуникационной связью, от которой в значительной степени зависит эффективность управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур в режиме реального времени без травмирования почвы и сельскохозяйственных культур.After this, a laboratory analysis of the composition of the soil and crops for each depressed plot of cultivated land is performed. They produce and carry out technogenic impacts on the technological processes of cultivation, crops and soil to increase the productivity of crops in depressed areas of cultivated land. A module for delivering crop fragments from cultivated land to the laboratory control complex has been introduced into the device. At the same time, an unmanned flying vehicle was used as a module for the delivery of plant fragments from the cultivated land. The module for visual monitoring of the state of crops on the cultivated land, the laboratory control complex and the module for the delivery of crop fragments from the cultivated land are interconnected by an infocommunication link, on which the efficiency of managing crops in real time depends largely on without damaging the soil and agricultural cultures.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур путем использования в качестве средств инфокоммуникационной связи модемы дуплексной радиосвязи с применением двух частот и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to increase the efficiency of control of the processes of cultivation of crops by using duplex radio modems as means of infocommunication using two frequencies and complex signals with phase shift keying.
Поставленная задача решается тем, что способ автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур, предусматривающий, в соответствии с ближайшим аналогом, оценку состава почвы возделываемого угодья и ее продукционного потенциала по пробам почвы, контроль состояния развития сельскохозяйственных культур по видеоизображениям сельскохозяйственных культур, полученным с помощью модуля визуального контроля, и техногенные воздействия на технологические процессы, при этом взятие и доставку проб почвы и фрагментов сельскохозяйственных культур с депрессивных участков возделываемого угодья выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключается вредное воздействие на почву и сельскохозяйственные культуры, оценку состава почвы и ее продукционного потенциала и контроль состояния развития сельскохозяйственных культур производят в два этапа, на первом этапе оценку состава почвы и ее продукционного потенциала осуществляют сравнением видеоизображений сельскохозяйственных культур, находящихся на возделываемом угодье, и по результатам сравнения видеоизображений сельскохозяйственных культур возделываемое угодье разбивают на участки, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу, а на втором этапе оценки выявляют депрессивные участки возделываемого угодья, на которых необходимы техногенные воздействия, увеличивающие продукционный потенциал почвы, и с этих депрессивных участков осуществляют доставку фрагментов сельскохозяйственных культур и проб почвы, после этого выполняют лабораторный анализ состава почвы и сельскохозяйственных культур для каждого депрессивного участка возделываемого угодья, вырабатывают и осуществляют техногенные воздействия на технологические процессы возделывания, сельскохозяйственные культуры и почву для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на депрессивных участках возделываемого угодья, отличается от ближайшего аналога тем, что устанавливают первый и второй модемы соответственно на лабораторно-управляющем комплексе и модуле доставки фрагментов сельскохозяйственных культур, в каждом из которых формируют гармоническое колебание на частоте ωс, манипулируют его по фазе модулирующим кодом, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием частоты ωг1 первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты ωпр1=ωс+ωг1, усиливают его по мощности, излучают в эфир, принимают на другом объекте, усиливают по мощности, преобразуют по частоте с использованием частоты ωг1 второго гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ωпp2=ωпр1-ωг1=ωс, перемножают с напряжением первого гетеродина с частотой ωг2, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте ωг1 второго гетеродина, осуществляют его синхронное детектирование с использованием напряжения второго гетеродина с частотой ωг1 в качестве опорного напряжения, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, и используют его, при этом на лабораторно-управляющем комплексе сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучают на частоте ω1=ωпр1=ωг2, а принимают на частоте ω2=ωпр3=ωг1, где ωпр3 - третья промежуточная частота, а на модуле доставки фрагментов сельскохозяйственных культур, наоборот, сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучают на частоте ω2, а принимают - на частоте ω1, частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разносят на значение второй промежуточной частоты ωг2-ωг1=ωпр2, в модулирующий код M1(t) на лабораторно-управляющем комплексе включают команды на управление бортовыми системами модуля доставки фрагментов сельскохозяйственных культур, в моделирующий код M2(t) модуля доставки фрагментов сельскохозяйственных культур включают видеоизображения сельскохозяйственных культур.The problem is solved in that the method of automatic control of the processes of cultivation of crops, providing, in accordance with the closest analogue, an assessment of the composition of the soil of the cultivated land and its production potential by soil samples, monitoring the state of development of crops by video images of crops obtained using the visual module control, and technological impacts on technological processes, while taking and delivering soil samples and crop fragments from depressed areas of cultivated land are performed using robotic apparatus, the functioning of which eliminates harmful effects on soil and crops, assessing the composition of the soil and its production potential and monitoring the state of development of crops is carried out in two stages, at the first stage, the soil composition and its production potential are assessed by comparing the video image cultivation of crops located on the cultivated land, and according to the results of comparing video images of agricultural crops, the cultivated land is divided into sections that are homogeneous in soil composition and its production potential, and at the second stage of the assessment, depressed sections of the cultivated land are identified that require technogenic impacts that increase production the potential of the soil, and from these depressed areas, fragments of crops and soil samples are delivered, then laboratory analysis of the composition of the soil and crops for each depressed area of the cultivated land is carried out, and technological effects on cultivation processes, crops and soil are developed and carried out to increase crop productivity in depressed areas of cultivated land, differs from the closest analogue in that they install the first and second modems, respectively but at the laboratory control complex and the module for the delivery of crop fragments, each of which generate a harmonic oscillation at a frequency ω s , manipulate it in phase with a modulating code, the generated complex signal with phase manipulation is converted in frequency using the frequency ω g1 of the first local oscillator, voltage of the first intermediate frequency ω pr1 = ω s + ω g1 , amplify it by power, radiate it, receive it on another object, increase power, convert it by frequency using frequency ω g1 of the second local oscillator, isolate the voltage of the second intermediate frequency ω p2 = ω pr1 -ω g1 = ω s , multiplied with the voltage of the first local oscillator with a frequency of ω g2 , a complex signal with phase shift keying at a frequency ω g1 of the second local oscillator is isolated, it is synchronously detected using the voltage of the second local oscillator with a frequency of ω g1 as a reference voltage, emit low-frequency voltage proportional modulating his code, and using it, while on laboratory control complex complex signals with a phase shift keying radiate at frequency ω 1 = ω pr1 = ω r2, and receiving at the frequency ω 2 = ω PR3 = ω z1 where ω PR3 - third intermediate frequency, and on the module for the delivery of fragments of agricultural crops, on the contrary, complex signals with phase manipulation emit at a frequency of ω 2 , and receive at a frequency of ω 1 , the frequencies of ω g1 and ω g2 of local oscillators are carried by the value of the second intermediate frequency ω g2 -ω g1 = ω CR2 , the modulating code M 1 (t) at the laboratory control complex includes commands for controlling the on-board systems of the module for the delivery of crop fragments; the modeling code M 2 (t) for the module for delivering the crop fragments includes video images of crops.
Поставленная задача решается тем, что устройство автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, лабораторно-управляющий комплекс, модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье, модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья в лабораторно-управляющий комплекс, при этом в качестве модуля доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья применяют беспилотный летающий аппарат, модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье, лабораторно-управляющий комплекс и модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья связаны между собой инфокоммуникационной связью, отличается от ближайшего аналога тем, что средства инфокоммуникационной связи снабжены двумя модемами, первый из которых размещен на лабораторно-управляющем комплексе, а второй - на модуле доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья, причем каждый модем содержит последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель второй промежуточной частоты, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является выходом модема, при этом на лабораторно-управляющем комплексе сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучаются на частоте ω1=ωпp1=ωг2, а принимаются - на частоте ω2=ωпр3=ωг1, а на модуле доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья, наоборот, сложные сигналы с фазовой манипуляцией излучаются на частоте ω2, а принимаются на частоте ω1, частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частотыThe problem is solved in that the device for automatic control of the processes of cultivation of crops, containing, in accordance with the closest analogue, a laboratory control complex, a module for visual monitoring of the condition of crops on the cultivated land, a module for the delivery of fragments of crops from the cultivated land to the laboratory control complex Moreover, an unmanned aerial vehicle, a module for visual monitoring the state of crops on the cultivated field, a laboratory control complex and a module for delivering crop fragments from the cultivated field are connected with each other as an infocommunication connection as a module for delivering crop fragments from a cultivated field, differs from the nearest analogous to the fact that the means of infocommunication are equipped with two modems, the first of which is located at the laboratory control complex, and the second at m a module for delivering crop fragments from the cultivated field, each modem containing a serially connected master oscillator, a phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the source of discrete messages, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, the first amplifier power, a duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, a second power amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a second intermediate frequency amplifier, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, a bandpass filter and a phase detector a second input coupled to an output of the second oscillator, and the output is the output of the modem, with laboratory-controlled complex complex signals with a phase shift keying emitted at the frequency ω 1 = ω pp1 = ω r2, and accepted - at frequency ω 2 = ω PR3 = ω g1 , and on the module Crop fragments from arable land, on the contrary, complex signals with phase shift keying are emitted at a frequency of ω 2 and received at a frequency of ω 1 , the frequencies of ω g1 and ω g2 of local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency
ωг2-ωг1=ωпр2.w r1 r2 -ω = ω WP2.
Взаимное расположение блоков, реализующих предлагаемый способ автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур, изображено на фиг. 1. Структурные схемы первого 1.1 и второго 1.2 модемов предоставлены на фиг. 2 и 3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг. 4.The mutual arrangement of blocks implementing the proposed method for automatic control of the processes of cultivation of crops is shown in FIG. 1. Structural diagrams of the first 1.1 and second 1.2 modems are provided in FIG. 2 and 3. A frequency diagram illustrating signal conversion is shown in FIG. 4.
Устройство автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур включает лабораторно-управляющий комплекс 1, модуль 2 визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье 3, модуль 4 доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья 3 в лабораторно-управляющий комплекс 1. Модуль 2 визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье 3, лабораторно-управляющий комплекс 1 и модуль 4 доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья 3 связаны между собой средствами 5 инфокоммуникационной связи, с использованием модемов 1.1 и 1.2. На фиг. 1 введены следующие обозначения: 6 - исполнительный рабочий агрегат реализации агропроцессов, 7 - участки возделываемого угодья 3, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу. В качестве модуля 4 доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья 3 применен беспилотный летающий аппарат. Модуль 2 визуального контроля установлен на модуле 4 доставки фрагментов сельскохозяйственных культур.The device for automatic control of crop cultivation processes includes a
Первый 1.1 и второй 1.2 модемы содержат последовательно включенные задающий генератор 8.1 (8.2), фазовый манипулятор 10.1 (10.2), второй вход которого соединен с выходом источника 9.1 (9.2) дискретных сообщений, первый смеситель 12.1 (12.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 11.1(11.2), усилитель 13.1 (13.2) первой промежуточный частоты, первый усилитель 14.1 (14.2) мощности, дуплексер 15.1 (15.2), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 16.1 (16.2), второй усилитель 17.1 (17.2) мощности, второй смеситель 19.1 (19.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 18.1 (18.2), усилитель 20.1 (20.2) второй промежуточной частоты, перемножитель 21.1 (21.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 11.1(11.2), полосовой фильтр 22.1 (22.2) и фазовый детектор 23.1 (23.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 18.1 (18.2), а выход является выходом первого 1.1 (второго 1.2) модема.The first 1.1 and second 1.2 modems contain a serially connected master oscillator 8.1 (8.2), a phase manipulator 10.1 (10.2), the second input of which is connected to the output of the source 9.1 (9.2) of discrete messages, the first mixer 12.1 (12.2), the second input of which is connected to the output the first local oscillator 11.1 (11.2), the first intermediate frequency amplifier 13.1 (13.2), the first power amplifier 14.1 (14.2), the duplexer 15.1 (15.2), the input-output of which is connected to the transceiver antenna 16.1 (16.2), the second power amplifier 17.1 (17.2) , the second mixer 19.1 (19.2), the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 18.1 (18.2), the amplifier 20.1 (20.2) of the second intermediate frequency, the multiplier 21.1 (21.2), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 11.1 (11.2), strip a filter 22.1 (22.2) and a phase detector 23.1 (23.2), the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 18.1 (18.2), and the output is the output of the first 1.1 (second 1.2) modem.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
В ходе автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур оценку состава почвы и ее продукционного потенциала, контроль состояния развития сельскохозяйственных культур выполняют в два этапа:In the course of automatic control of the processes of cultivation of agricultural crops, an assessment of the composition of the soil and its production potential, control of the state of development of agricultural crops is carried out in two stages:
1) на первом этапе в качестве источника информации о составе почвы и ее продукционном потенциале используют видеоизображения сельскохозяйственных культур, находящихся на возделываемом угодье, полученные средствами технического зрения. Видеоизображения различных участков возделываемого угодья сравнивают и по результатам сравнения видеоизображений возделываемое угодье разбивают на участки, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу;1) at the first stage, as a source of information about the composition of the soil and its production potential, video images of crops located on the cultivated land obtained by means of technical vision are used. The video images of the different areas of the cultivated land are compared and according to the results of the comparison of the video images, the cultivated land is divided into sections that are homogeneous in soil composition and its production potential;
2) на втором этапе выявляют депрессивные участки возделываемого угодья, на которых необходимы техногенные воздействия для увеличения продукционного потенциала почвы, и с депрессивных участков доставляют фрагменты сельскохозяйственных культур и пробы почвы. Для каждого депрессивного участка возделываемого угодья производят лабораторный анализ фрагментов сельскохозяйственных культур и состава почвы и на основе результатов лабораторного анализа вырабатывают и осуществляют техногенные воздействия на сельскохозяйственные культуры и почву.2) at the second stage, depressed areas of cultivated land are identified that require technogenic impacts to increase the production potential of the soil, and fragments of crops and soil samples are delivered from depressed areas. For each depressed plot of cultivated land, laboratory analysis of crop fragments and soil composition is performed and, based on the results of laboratory analysis, anthropogenic impacts on crops and soil are developed and implemented.
Получение видеоизображений сельскохозяйственных культур, доставку фрагментов сельскохозяйственных культур и проб почвы с депрессивных участков возделываемого угодья обеспечивают с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключается вредное воздействие на почву и сельскохозяйственные культуры.Obtaining video images of crops, delivery of fragments of crops and soil samples from depressed areas of the cultivated land is provided with the help of robotic devices, the functioning of which eliminates the harmful effects on soil and crops.
В ходе возделывания сельскохозяйственных культур модуль 4 доставки в заданное технологическим процессом время по команде с лабораторно-управляющего комплекса 1 осуществляет облет возделываемого угодья 3 и с помощью модуля 2 визуального контроля выполняет съемку сельскохозяйственных культур.During the cultivation of crops, the
Для этого задающим генератором 8.1 формируется гармоническое колебаниеTo do this, a harmonic oscillation is generated by the 8.1 master oscillator
uc1(t)=Uc1⋅cos(ωct+ϕc1), 0≤t≤Tc1,u c1 (t) = U c1 ⋅cos (ω ct + ϕ c1 ), 0≤t≤T c1 ,
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 10.1, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) с выхода источника 9.1 дискретных сообщений. В качестве модулирующего кода M1(t) могут быть команды по управлению беспилотным летающим аппаратом и включению модуля 2 визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье 3.which is fed to the first input of the phase manipulator 10.1, to the second input of which a modulating code M 1 (t) is supplied from the output of the source 9.1 discrete messages. As the modulating code M 1 (t), there may be commands for controlling an unmanned aerial vehicle and turning on
На выходе фазового манипулятора 10.1 формируется сложный ФМн сигналA complex PSK signal is generated at the output of the phase manipulator 10.1
u1(t)=U1⋅cos[ωct+ϕк1(t)+ϕc1], 0≤t≤Tc1,u 1 (t) = U 1 ⋅cos [ω c t + ϕ k1 (t) + ϕ c1 ], 0≤t≤T c1 ,
где ϕк1(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), причем ϕк1(t)- const при Kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N);where ϕ k1 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M 1 (t), and ϕ k1 (t) is const for Kτ e <t <(k + 1 ) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ..., N);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc1 (Tc1=τэ⋅N);τ e , N is the duration and number of chips that make up the signal of duration T c1 (T c1 = τ e ⋅ N);
который поступает на первый вход смесителя 12.1. На второй вход последнего подается напряжение гетеродина 11.1which goes to the first input of the mixer 12.1. The second input of the last voltage of the local oscillator 11.1
uг1(t)=Uг1⋅cos(ωг1t+ϕг1).u g1 (t) = U g1 ⋅cos (ω g1 t + ϕ g1 ).
На выходе смесителя 12.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 13.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыAt the output of the mixer 12.1, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 13.1 distinguishes the voltage of the first intermediate (total) frequency
uпр1(t)=Uпр1⋅cos[ωпр1t+ωк1(t)+ϕпр1], 0≤t≤Tc1,u CR1 (t) = U CR1 ⋅cos [ω CR1 t + ω K1 (t) + ϕ CR1 ], 0≤t≤T c1 ,
где Where
ωпр1=ωс+ωг1 - первая промежуточная (суммарная) частота (фиг. 4);ω pr1 = ω s + ω g1 - the first intermediate (total) frequency (Fig. 4);
ϕпр1=ϕс1+ϕг1.ϕ pr1 = ϕ c1 + ϕ g1 .
Это напряжение после усиления в усилителе 14.1 мощности через дуплексер 15.1 поступает в приемопередающую антенну 16.1, излучается ею в эфир на частоте ω1=ωпр1, улавливается приемопередающей антенной 16.2 модуля 4 доставки и через дуплексер 15.2 и усилитель 16.2 мощности поступает на первый вход смесителя 19.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 18.2:This voltage after amplification in the power amplifier 14.1 through the duplexer 15.1 enters the transceiver antenna 16.1, is radiated by it at a frequency ω 1 = ω pr1 , is picked up by the transceiver antenna 16.2 of the
Uг1(t)=Uг1⋅cos(ωг1t+ωг1).U g1 (t) = U g1 ⋅cos (ω g1 t + ω g1 ).
На выходе смесителя 19.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 20.2 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты:At the output of the mixer 19.2, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 20.2 distinguishes the voltage of the second intermediate (differential) frequency:
uпp2(t)=Uпp2⋅cos[ωпp2t+ϕк1(t)+ϕпр2], 0≤t≤Tс1,u p2 (t) = U p2 ⋅cos [ω p2 t + ϕ k1 (t) + ϕ pr2 ], 0≤t≤T s1 ,
где Where
ωпp2=ωпр1-ωг1 - вторая промежуточная (разностная) частота;ω p2 = ω pr1 -ω g1 - the second intermediate (difference) frequency;
ϕпр1=ϕпр1-ϕг1,ϕ pr1 = ϕ pr1 -ϕ g1 ,
которое поступает на первый вход перемножителя 21.2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 11.2which goes to the first input of the multiplier 21.2, to the second input of which the local oscillator voltage 11.2
uг2(t)=Uг2⋅cos(ωг2t+ϕг2).u z2 (t) = U r2 ⋅cos (ω t + φ r2 r2).
На выходе перемножителя 21.2 образуется напряжениеAt the output of the multiplier 21.2 voltage is formed
u2(t)=U2⋅cos[ωг1t-ϕк1(t)+ϕг1], 0≤t≤Tc1;u 2 (t) = U 2 ⋅cos [ω g1 t-ϕ k1 (t) + ϕ g1 ], 0≤t≤T c1 ;
где Where
которое выделяется полосовым фильтром 22.2 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 23.2, на второй (опорный) вход которого подается напряжение гетеродина 18.2which is allocated by a band-pass filter 22.2 and arrives at the first (information) input of the phase detector 23.2, at the second (reference) input of which the local oscillator voltage 18.2 is supplied
uг1(t)=Uг1⋅cos(ωг1+ϕг1).u g1 (t) = U g1 ⋅cos (ω g1 + ϕ g1 ).
В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 23.2 образуется низкочастотное напряжениеAs a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 23.2
uн1(t)=Uн1⋅cos ϕk1(t), 0≤t≤Tс1,u H1 (t) = U H1 ⋅cos φ k1 (t), 0≤t≤T c1,
где Where
пропорциональное модулирующему коду M1(t). Это напряжение поступает на исполнительные органы модуля 4 доставки.proportional to the modulating code M 1 (t). This voltage is supplied to the actuators of the
Полученные видеоизображения сельскохозяйственных культур с помощью модуля 4 передают по радиоканалу в лабораторно-управляющий комплекс 1.The resulting video images of
Для этого задающим генератором 8.2 формируют гармоническое колебаниеTo do this, the master oscillator 8.2 form a harmonic oscillation
uc2(t)=Uc2⋅cos(ωct+ϕс2), 0≤t≤Tc2,u c2 (t) = U c2 ⋅cos (ω c t + ϕ c2 ), 0≤t≤T c2 ,
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 10.2, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) с выхода источника 9.2 дискретных сообщений. В качестве модулирующего кода M2(t) могут быть оценка состава почвы возделываемого угодья и ее продукционный потенциал, состояние развития сельскохозяйственных культур.which is fed to the first input of the phase manipulator 10.2, to the second input of which a modulating code M 2 (t) is supplied from the output of the source 9.2 discrete messages. As the modulating code M 2 (t) can be an assessment of the composition of the soil of the cultivated land and its production potential, the state of development of crops.
На выходе фазового манипулятора 10.2 формируется сложный ФМн сигналA complex PSK signal is formed at the output of the phase manipulator 10.2
u3(t)=U3⋅cos[ωct+ϕк2(t)+ϕс2], 0≤t≤Tc2,u 3 (t) = U 3 ⋅cos [ω c t + φ k2 (t) + φ s2], 0≤t≤T c2,
где ϕк2(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M2(t), который поступает на первый вход смесителя 12.2. На второй вход последнего подается напряжение гетеродина 11.2where ϕ k2 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M 2 (t), which is fed to the first input of the mixer 12.2. The second input of the latter is the voltage of the local oscillator 11.2
uг2(t)=Uг2⋅cos(ωг2t+ϕг2).u z2 (t) = U r2 ⋅cos (ω t + φ r2 r2).
На выходе смесителя 12.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 13.2 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 12.2, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 13.2 stands out the voltage of the third intermediate (differential) frequency
uпр3(t)=Uпp3⋅cos[ωпр3t-ϕк2(t)+ϕпр3], 0≤t≤Tc2,u pr3 (t) = U p3 ⋅cos [ω pr3 t-ϕ k2 (t) + ϕ pr3 ], 0≤t≤T c2 ,
где Where
ωпр3=ωг2-ωс - третья промежуточная (разностная) частота; PR3 ω = ω z2 -ω with - third intermediate (difference) frequency;
ϕпр3=ϕг2-ϕс2, PR3 cp = φ -φ r2 s2
которое после усиления в усилителе 14.2 мощности через дуплексер 15.2 поступает в приемопередающую антенну 16.2, излучаются ею в эфир на частоте ω2=ωпр3, улавливается приемопередающей антенной 16.1 и через дуплексер 15.1 и усилитель 17.1 мощности поступает на первый вход смесителя 19.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 18.1which, after amplification in the power amplifier 14.2 through the duplexer 15.2, enters the transceiver antenna 16.2, is radiated by it at a frequency ω 2 = ω pr3 , is captured by the transceiver antenna 16.1 and through the duplexer 15.1 and the power amplifier 17.1 is fed to the first input of the mixer 19.1, to the second input which the local oscillator voltage is 18.1
uг2(t)=Uг2⋅cos(ωг2t+ϕг2).u z2 (t) = U r2 ⋅cos (ω t + φ r2 r2).
На выходе смесителя 19.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 20.1 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 19.1, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 20.1 distinguishes the voltage of the second intermediate (differential) frequency
uпp4(t)=Uпp4⋅cos[ωпp2t+ϕк2(t)+ϕпр4], 0≤t≤Tc2,u pp4 (t) = U p4 ⋅cos [ω p2 t + ϕ k2 (t) + ϕ pr4 ], 0≤t≤T c2 ,
где Where
ωпр2=ωг2-ωпр3 - вторая промежуточная (разностная) частота; np2 ω = ω z2 -ω PR3 - second intermediate (difference) frequency;
ϕпр4=ϕг2-ϕпр3, WP4 cp = φ -φ r2 PR3,
которое поступает на первый вход перемножителя 21.1, на второй вход которого подается напряжение uг1(t) гетеродина 11.1. На выходе перемножителя 21.1 образуется напряжениеwhich is supplied to the first input of the multiplier 21.1, the second input of which is supplied with the voltage u g1 (t) of the local oscillator 11.1. At the output of the multiplier 21.1, a voltage is generated
u4(t)=U4⋅cos[ωг2t+ϕк2(t)+ϕ4], 0≤t≤Tc2,u 4 (t) = U 4 ⋅cos [ω t + φ r2 k2 (t) + φ 4], 0≤t≤T c2,
где Where
которое выделяется полосовым фильтром 22.1 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 23.1, на второй (опорный) которого подается напряжение Uг2(t) гетеродина 18.1. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 23.1 образуется низкочастотное напряжениеwhich is allocated by the band-pass filter 22.1 and fed to the first (information) input of the phase detector 23.1, to the second (reference) of which the voltage U g2 (t) of the local oscillator 18.1 is supplied. As a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 23.1
uн2(t)=Uн2⋅cos ϕk2(t), 0≤t≤Tc2;u n2 (t) = U n2 ⋅cos ϕ k2 (t), 0≤t≤T c2 ;
где Where
пропорциональное модулирующему коду M2(t). Это напряжение с выхода модема 1.1 поступает в лабораторно-управляющий комплекс 1, где по видеоизображениям сельскохозяйственных культур сравнивают различные участки возделываемого угодья 3 и по результатам сравнения видеоизображений в цифровом виде возделываемое угодье разбивают на участки 7, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу.proportional to the modulating code M 2 (t). This voltage from the output of modem 1.1 enters the laboratory-
На основе результатов лабораторного анализа развития сельскохозяйственных культур, химического и минерального состава почвы для каждого депрессивного участка 7 вырабатывают и осуществляют техногенные воздействия на сельскохозяйственные культуры и почву для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур возделываемого угодья 3 на депрессивных участках 7 с использованием модемов 1.1 и 1.2.Based on the results of a laboratory analysis of the development of crops, the chemical and mineral composition of the soil for each
При этом частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частотыThe frequencies ω g1 and ω g2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency
ωг2-ωг2=ωпр2.w r2 r2 = ω -ω WP2.
Аналогичную дуплексную радиосвязь устанавливают между лабораторно-управляющим комплексом 1 и исполнительным рабочим агрегатом 6 реализации агропроцессов, между модулем 4 доставки фрагментов сельскохозяйственных культур и рабочим агрегатом 6 реализации агропроцессов.A similar duplex radio communication is established between the
Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение эффективности управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур. Это достигается за счет использования в качестве средств инфокоммуникационной связи модемов дуплексной радиосвязи с применением двух частот и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.Thus, the proposed method and device in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provide an increase in the efficiency of managing the processes of cultivation of crops. This is achieved through the use of duplex radio modems as means of infocommunication communication using two frequencies and complex signals with phase shift keying.
Сложные ФМн сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.Complex PSK signals have high noise immunity, energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн сигнала отнюдь не мала. Она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex PSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex PSK signal is by no means small. It is simply distributed over the time-frequency region so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных ФМн сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемников модемов.The structural secrecy of complex PSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimally or at least quasi-optimally process complex PSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of modem receivers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019118575A RU2725482C1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Method and device for automatic control of agricultural crops cultivating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019118575A RU2725482C1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Method and device for automatic control of agricultural crops cultivating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725482C1 true RU2725482C1 (en) | 2020-07-02 |
Family
ID=71510309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019118575A RU2725482C1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Method and device for automatic control of agricultural crops cultivating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725482C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999055087A1 (en) * | 1998-04-17 | 1999-10-28 | Encamera Sciences Corporation | Expanded information capacity for existing communication transmission systems |
RU2538997C2 (en) * | 2012-12-25 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Method and device of automatic control of processes of crop growing |
RU2558225C2 (en) * | 2013-12-11 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) | Method and device of operational impact on technological processes of cultivation of crops |
RU2617340C2 (en) * | 2015-05-27 | 2017-04-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method and device for cultivating agricultural crops in managed areas |
RU2663246C1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-08-03 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" | Method for the forest fire monitoring and complex system for early detection of forest fire |
-
2019
- 2019-06-14 RU RU2019118575A patent/RU2725482C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999055087A1 (en) * | 1998-04-17 | 1999-10-28 | Encamera Sciences Corporation | Expanded information capacity for existing communication transmission systems |
RU2538997C2 (en) * | 2012-12-25 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Method and device of automatic control of processes of crop growing |
RU2558225C2 (en) * | 2013-12-11 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) | Method and device of operational impact on technological processes of cultivation of crops |
RU2617340C2 (en) * | 2015-05-27 | 2017-04-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method and device for cultivating agricultural crops in managed areas |
RU2663246C1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-08-03 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" | Method for the forest fire monitoring and complex system for early detection of forest fire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108124466A (en) | Laser acquisition method and system | |
RU2365932C1 (en) | Method of mobile object accurate positioning and monitoring | |
EP3345016A1 (en) | Remote sensing by periodically inhibited pulse signals | |
CN105783798A (en) | Structure surface deformation monitoring system and method thereof | |
RU2725482C1 (en) | Method and device for automatic control of agricultural crops cultivating | |
CN111951119A (en) | Cloud artificial intelligence-based crop precise nutrition management system and method | |
Nedkov | Quantitative assessment of forest degradation after fire using ortogonalized satellite images from Sentinel-2 | |
US20180329047A1 (en) | Gated range scanning lfmcw radar structure | |
KR101754708B1 (en) | Electronic warfare support and method for displaying spectrum using pdw and editing dwell strategy using spectrum thereof | |
CN103424366A (en) | Intelligent fertilization implementation method based on multi-spectral accurate recognition | |
KR20140032922A (en) | Method for characterizing a transmitting antenna of a satellite in orbit and associated system | |
Sheikh et al. | A Green Bank Telescope Search for Narrowband Technosignatures between 1.1 and 1.9 GHz During 12 Kepler Planetary Transits | |
CN110618101A (en) | Lidar type device for remote spectroscopy of a substance and detection method thereof | |
CN116205394B (en) | Forest resource investigation and monitoring method and system based on radio navigation | |
CN107340502A (en) | A kind of incoherent scattering radar analogue echoes method and system based on simulink | |
RU2365812C1 (en) | Method for monitoring of main pipeline condition | |
KR101052034B1 (en) | Multifunctional receiver for electronic warfare system | |
RU2700580C1 (en) | Method for energy detection of a signal with compensation of combination signal components and interference in the main and compensation channels | |
CN203069781U (en) | Ultra-wideband imaging and semi-physical simulation testing device based on digital oscilloscope | |
RU2661256C2 (en) | Method of elevators remote control and device for its implementation | |
RU104324U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF THE EARTH STATION OF THE SATELLITE COMMUNICATION | |
RU2765271C1 (en) | Apparatus for searching and determining the location of throw jammers | |
CN103163519B (en) | Ultra wide band imaging semi-physical simulation testing method and system based on digital oscilloscope | |
JP2011174750A (en) | Radar device | |
RU2521608C1 (en) | Method for invisible detection of mobile objects |