RU2795590C2 - Insecticide sprayer - Google Patents

Insecticide sprayer Download PDF

Info

Publication number
RU2795590C2
RU2795590C2 RU2021106242A RU2021106242A RU2795590C2 RU 2795590 C2 RU2795590 C2 RU 2795590C2 RU 2021106242 A RU2021106242 A RU 2021106242A RU 2021106242 A RU2021106242 A RU 2021106242A RU 2795590 C2 RU2795590 C2 RU 2795590C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detection volume
detection
insect
insects
volume
Prior art date
Application number
RU2021106242A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021106242A (en
Inventor
Фредерик ТОРНХЁЙ
Клас РЮДМЕР
Альфред Гёста Виктор СТРАНД
Флемминг РАСМУССЕН
Майкл Стэнли ПЕДЕРСЕН
Томас НИКОЛАЙСЕН
Original Assignee
Фаунафотоникс Агрикалче Энд Энвайронментал А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фаунафотоникс Агрикалче Энд Энвайронментал А/С filed Critical Фаунафотоникс Агрикалче Энд Энвайронментал А/С
Publication of RU2021106242A publication Critical patent/RU2021106242A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2795590C2 publication Critical patent/RU2795590C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: insecticidal spraying.
SUBSTANCE: invention relates to a method, apparatus and sensor for insecticidal spraying. An insect sensor for detecting airborne insects moving above the ground surface contains a lighting module configured to illuminate the detection volume, while the detection volume is raised above the soil surface by a minimum vertical distance, and one or more detectors configured to detect light from the detection volume. The lighting module is configured to emit a divergent beam of light, in particular with a divergence angle in at least one direction of 2° up to 45°, for example from 10° up to 30°. A unit for distributing insecticide over a piece of land, wherein the piece of land forms the surface of the ground, the unit includes: an insecticide distribution device configured to distribute the insecticide along said travel path while the vehicle is moving along the travel path; a distribution control system configured to control the amount of the insecticide to be distributed while the vehicle is traveling along the travel path; an insect sensor configured to detect airborne insects in the detection volume while the detection volume is moving relative to the ground surface; moreover, the detection volume is located in front of the vehicle in the direction of travel and is raised above the ground surface by a minimum vertical distance. The distribution control system is configured to receive sensor data from the insect sensor, wherein the sensor data indicates an insect detection result in the detection volume, with the possibility to control the amount of insecticide to be distributed depending on the received sensor data. The method includes the steps of detecting, by means of an insect sensor, insects in the air moving in the detection volume, while the detection volume is located in front of the moving vehicle, and the detection volume is raised above the ground surface by a minimum vertical distance; controlling the distribution of insecticides from said moving vehicle depending on the detection result of airborne insects. The insecticidal spraying control unit comprises an insect sensor and a control system capable of issuing a control signal for controlling the insecticide dispenser depending on the detection signal from the insect sensor.
EFFECT: increased efficiency of spraying and increased detection and identification of insects.
26 cl, 9 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Настоящее раскрытие относится к аппарату для инсектицидного опрыскивания, способу и аппарату управления инсектицидным опрыскиванием и датчику насекомых для детектирования насекомых.The present disclosure relates to an insecticidal spray apparatus, an insecticidal spray control method and apparatus, and an insect sensor for detecting insects.

Уровень техникиState of the art

Существует всеобщая потребность в оптимизации использования инсектицидов в сельском хозяйстве.There is a general need to optimize the use of insecticides in agriculture.

В частности, при распределении инсектицидов по полю с посевами или иному участку, где нужна дезинсекция, обычно желательно, чтобы используемые типы и количества инсектицидов обеспечивали эффективную дезинсекцию без использования ненужных, бесполезных или даже вредных для окружающей среды количеств инсектицидов.In particular, when distributing insecticides to a crop field or other area where disinfestation is required, it is generally desirable that the types and amounts of insecticides used provide effective disinsection without the use of unnecessary, useless, or even environmentally harmful amounts of insecticides.

При этом количество насекомых может быть разным не только в разное время, но и в разных частях отдельно взятого участка, в связи с чем использование эффективных количеств инсектицидов является сложной задачей. В частности, насекомые зачастую неравномерно распределены по участку, при этом могут возникать очаги локальных высоких концентраций насекомых. Кроме того, местоположение таких очагов может быть разным в разное время.At the same time, the number of insects can be different not only at different times, but also in different parts of a single site, and therefore the use of effective amounts of insecticides is a difficult task. In particular, insects are often unevenly distributed over the site, and foci of local high concentrations of insects may occur. In addition, the location of such foci may be different at different times.

В WO 2016/025848 раскрыта передвижная платформа, конструктивно и функционально выполненная с возможностью: сбора данных о фенотипах и/или генотипах на месте (в поле); сбора видеоданных; взятия образцов тканей; выбора и/или подсчета растений, произрастающих на участке; измерения высоты растений; использования препаратов и обработки в отношении растений, произрастающих на участке (например, нормативных инсектицидных препаратов или тех, что используют с учетом локальных особенностей); взятия образцов почвы в местах произрастания растений; удаления сорняков на таких участках; анализа всех собранных данных и/или образцов в режиме реального времени. В частности, передвижная платформа включает в себя устройство формирования изображений, подвешенное над поверхностью грунта, с направленным вниз полем обзора, охватывающим одно или несколько растений в желаемом числе рядов растений.WO 2016/025848 discloses a mobile platform that is structurally and functionally capable of: collecting data on phenotypes and/or genotypes in situ (in the field); video data collection; taking tissue samples; selecting and/or counting plants growing on the site; plant height measurements; use of drugs and treatments on plants growing on the site (for example, standard insecticidal drugs or those used taking into account local characteristics); taking soil samples in places where plants grow; removal of weeds in such areas; analysis of all collected data and/or samples in real time. In particular, the mobile platform includes an imager suspended above the ground surface with a downward field of view covering one or more plants in the desired number of plant rows.

В US 9655356 раскрыт аппарат для ухода за газоном, в котором наличие участка, требующего выборочной обработки гербицидом, пестицидом или фунгицидом, детектируют посредством сканера. Указанный аппарат содержит многокамерный картридж, содержащий различные химикаты, и выборочно использует их. В частности, в данном противопоставленном документе описана газонокосилка, содержащая передний сканер с возможностью оптического сканирования участка перед газонокосилкой. Передний сканер испускает световой пучок, посредством которого освещают траву/сорняки/муравьиные кучи перед газонокосилкой.US 9,655,356 discloses a lawn care apparatus in which the presence of an area requiring selective treatment with a herbicide, pesticide or fungicide is detected by means of a scanner. Said apparatus contains a multi-chamber cartridge containing various chemicals and uses them selectively. In particular, this counter-document describes a lawnmower comprising a front scanner capable of optically scanning the area in front of the lawnmower. The front scanner emits a beam of light that illuminates the grass/weeds/ant piles in front of the mower.

Несмотря на то, что вышеуказанные прототипы представляют собой системы детектирования зараженных вредителями растений или куч насекомых (типа муравейников, термитников и т.д.) на земле, остается нерешенной проблема, состоящая в том, что многие сельскохозяйственные машины вспугивают насекомых во время движения машины через поле. Кроме того, многие из насекомых, против которых нужно выполнить обработку, могут летать или прыгать и, следовательно, улетать или отскакивать, в частности, если их спугнет сельскохозяйственная машина, что усложняет их детектирование.Although the above prior art are systems for detecting pest-infested plants or insect swarms (such as anthills, termite mounds, etc.) on the ground, the problem remains that many agricultural machines scare away insects while the machine is moving through field. In addition, many of the insects to be treated against can fly or jump and therefore fly away or bounce, in particular if spooked by an agricultural vehicle, making them difficult to detect.

Поэтому существует всеобщая потребность в повышении достоверности детектирования и идентификации насекомых, в частности вблизи движущегося сельскохозяйственного транспортного средства.Therefore, there is a general need to improve the reliability of detection and identification of insects, in particular in the vicinity of a moving agricultural vehicle.

Кроме того, существует всеобщая потребность в создании простого в использовании и эффективного аппарата для распределения инсектицида по участку земли.In addition, there is a general need for an easy-to-use and efficient apparatus for distributing insecticide on a piece of land.

Также все еще существует потребность в создании несложного, но надежного, датчика насекомых, позволяющего быстро детектировать движущихся насекомых.There is also still a need for a simple, but reliable, insect sensor that can quickly detect moving insects.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Согласно одному аспекту, раскрыты варианты осуществления аппарата для распределения инсектицида по участку земли, при этом участок земли образует поверхность грунта. Аппарат включает в себя:According to one aspect, embodiments of an apparatus for distributing an insecticide over a piece of land, the piece of land forming a ground surface, are disclosed. The apparatus includes:

- транспортное средство, выполненное с возможностью движения по пути движения по поверхности грунта, при этом направление движения задано транспортным средством, при этом транспортное средство содержит устройство распределения инсектицида, выполненное с возможностью распределения инсектицида вдоль указанного пути движения во время движения транспортного средства по пути движения;- a vehicle capable of moving along a travel path on the ground surface, wherein the direction of travel is set by the vehicle, the vehicle comprising an insecticide dispensing device configured to distribute the insecticide along said travel path while the vehicle is moving along the travel path;

- систему управления распределением, выполненную с возможностью управления количеством инсектицида, подлежащего распределению во время движения транспортного средства по пути движения;a distribution control system configured to control the amount of insecticide to be distributed while the vehicle is moving along the travel path;

- датчик насекомых, выполненный с возможностью детектирования находящихся в воздухе насекомых в объеме детектирования во время движения объема детектирования относительно поверхности грунта; причем объем детектирования расположен перед транспортным средством по направлению движения и приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние;- an insect sensor configured to detect airborne insects in the detection volume during movement of the detection volume relative to the ground surface; moreover, the detection volume is located in front of the vehicle in the direction of travel and is raised above the ground surface by a minimum vertical distance;

причем система управления распределением выполнена с возможностью приема данных от датчика насекомых, при этом данные датчика указывают результат детектирования насекомых в объеме детектирования, и управления распределением инсектицида в зависимости от принятых данных датчика.moreover, the distribution control system is configured to receive data from the insect sensor, wherein the sensor data indicates the result of detection of insects in the detection volume, and control the distribution of the insecticide depending on the received sensor data.

В частности, данные датчика могут указывать количество насекомых, детектированных в движущемся объеме детектирования, за период выборки. Таким образом, система управления распределением может быть выполнена с возможностью управления распределением инсектицида на месте распределения в зависимости от данных датчика, указывающих локальную популяцию насекомых, в частности указывающих результат детектирования насекомых в объеме детектирования над местом проведения детектирования, расположенным вблизи места распределения.In particular, the sensor data may indicate the number of insects detected in the moving detection volume during the sampling period. Thus, the distribution control system can be configured to control the distribution of the insecticide at the distribution site depending on the sensor data indicative of the local population of insects, in particular, indicating the result of insect detection in the detection volume above the detection site located near the distribution site.

Таким образом, аппарат выполнен с возможностью локального регулирования распределения инсектицида в зависимости от фактического присутствия насекомых в указанном месте или вблизи него, т.е. изменения количества распределяемого вдоль пути движения инсектицида в зависимости от результата детектирования насекомых, тем самым обеспечивая возможность эффективного использования инсектицида. Кроме того, поскольку распределение осуществляют в зависимости от результата детектирования насекомых перед распределяющим транспортным средством и над поверхностью грунта, управление корректируют в зависимости от текущей и локальной информации и с учетом находящихся в воздухе насекомых, в частности летающих или прыгающих насекомых.Thus, the apparatus is configured to locally control the distribution of the insecticide depending on the actual presence of insects at or near the specified location, i.e. changing the amount of the insecticide distributed along the travel path depending on the insect detection result, thereby enabling the effective use of the insecticide. In addition, since the spreading is carried out depending on the result of detecting insects in front of the spreading vehicle and above the ground surface, the control is adjusted depending on current and local information and taking into account insects in the air, in particular flying or jumping insects.

Управление распределением может включать в себя управление количеством подлежащего распределению инсектицида и/или типом подлежащего распределению инсектицида в любом отдельно взятом месте вдоль пути движения. Для этого система управления распределением может быть выполнена с возможностью управления одним или несколькими клапанами, насосами и/или иными устройствами регулирования расхода для управления количеством инсектицида или выбора типа инсектицида, подлежащего распределению посредством одного или нескольких дозаторов.Distribution control may include controlling the amount of insecticide to be distributed and/or the type of insecticide to be distributed at any given location along the travel path. To do this, the distribution control system may be configured to control one or more valves, pumps and/or other flow control devices to control the amount of insecticide or select the type of insecticide to be distributed by one or more dispensers.

Например, распределением можно управлять путем запуска распределения инсектицида только тогда, когда количество детектированных насекомых (или количество детектированных насекомых определенного типа) выше заданного предела. В некоторых вариантах осуществления транспортное средство выполнено с возможностью распределения инсектицида из множества выходов, например, сопел, например, так чтобы соответствующие выходы распределяли инсектицид на соответствующие места. Система управления распределением может дополнительно управлять распределением инсектицидов через выбранные выходы, тем самым обеспечивая еще более точное управление распределением. Такое выборочное распределение можно осуществлять, например, в зависимости от результата детектирования насекомых в соответствующих частях объема детектирования.For example, the distribution can be controlled by triggering the distribution of the insecticide only when the number of detected insects (or the number of detected insects of a certain type) is above a predetermined limit. In some embodiments, the vehicle is configured to dispense insecticide from a plurality of outlets, such as nozzles, for example, such that the respective outlets distribute the insecticide to the appropriate locations. The distribution control system can further control the distribution of insecticides through selected outlets, thereby providing even more precise distribution control. Such a selective distribution can be carried out, for example, depending on the result of the detection of insects in the respective parts of the detection volume.

Транспортное средство может представлять собой наземное транспортное средство, т.е. транспортное средство, работающее будучи в соприкосновении с поверхностью грунта. Наземное транспортное средство может перемещаться, например, на колесах, или т.п. Например, наземное транспортное средство может представлять собой трактор или иное сельскохозяйственное транспортное средство. В число других примеров транспортных средств входят летательные аппараты, например, самолет, вертолет или т.п. Транспортное средство может быть пилотируемым или беспилотным.The vehicle may be a ground vehicle, i. e. a vehicle operating while in contact with the ground. The ground vehicle may be moved, for example, on wheels or the like. For example, the ground vehicle may be a tractor or other agricultural vehicle. Other examples of vehicles include aircraft, such as an airplane, helicopter, or the like. The vehicle may be manned or unmanned.

Объем детектирования может иметь множество разных форм и размеров, например, коробчатую форму, форму цилиндра, шара, конуса, пирамиды, усеченного конуса, усеченной пирамиды и т.п. В некоторых вариантах осуществления размер объема детектирования составляет по меньшей мере 0,2 м3, например по меньшей мере 0,5 м3, например по меньшей мере 1 м3, например по меньшей мере 2 м3, например по меньшей мере 3 м3. В некоторых вариантах осуществления отношение сторон объема детектирования, например, определяемое как отношение наибольшей стороны к наименьшей стороне минимальной ограничительной рамки объема детектирования, составляет не более 10:1, например, не более 5:1, например, не более 3:1, например, не более 2:1. Например, отношение сторон может составлять от 1:1 до 10:1, например, от 1:1 до 5:1, например, от 1:1 до 3:1, например, от 2:1 до 3:1. Минимальная ограничительная рамка может образовывать вертикальную сторону и две горизонтальные стороны. Вертикальная сторона может представлять собой наименьшую сторону минимальной ограничительной рамки. Например, отношение каждой из горизонтальных сторон к вертикальной стороне может составлять от 2:1 до 10:1, например, от 2:1 до 5:1, например, от 2:1 до 3:1.The detection volume may have many different shapes and sizes, such as box-shaped, cylindrical, sphere, cone, pyramid, truncated cone, truncated pyramid, and the like. In some embodiments, the size of the detection volume is at least 0.2 m 3 , such as at least 0.5 m 3 , such as at least 1 m 3 , such as at least 2 m 3 , such as at least 3 m 3 . In some embodiments, the aspect ratio of the detection volume, e.g., defined as the ratio of the largest side to the smallest side of the minimum detection volume bounding box, is at most 10:1, e.g., at most 5:1, e.g., at most 3:1, e.g., no more than 2:1. For example, the aspect ratio may be 1:1 to 10:1, such as 1:1 to 5:1, such as 1:1 to 3:1, such as 2:1 to 3:1. The minimum bounding box can form a vertical side and two horizontal sides. The vertical side may be the smallest side of the minimum bounding box. For example, the ratio of each of the horizontal sides to the vertical side may be 2:1 to 10:1, such as 2:1 to 5:1, such as 2:1 to 3:1.

Было установлено, что объем детектирования размером по меньшей мере 0,2 м3, например, по меньшей мере 0,5 м3, например, по меньшей мере 1 м3, например, по меньшей мере 2 м3, например, по меньшей мере 3 м3, достаточно для детектирования популяций насекомых с точностью, достаточной для эффективного управления распределением инсектицида. Также было установлено, что низкое отношение сторон объема детектирования позволяет отслеживать движущихся насекомых в течение относительно длительного периода времени, независимо от направления движения насекомых, и, благодаря этому, более точно детектировать и идентифицировать насекомых.It has been found that a detection volume of at least 0.2 m 3 , such as at least 0.5 m 3 , such as at least 1 m 3 , such as at least 2 m 3 , such as at least 3 m 3 is enough to detect insect populations with sufficient accuracy to effectively control the distribution of the insecticide. It has also been found that a low aspect ratio of the detection volume allows moving insects to be tracked for a relatively long period of time, regardless of the direction of insect movement, and thereby more accurately detect and identify insects.

Объем детектирования приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние. В некоторых вариантах осуществления объем детектирования проходит от верха растительного покрова вверх. Это позволяет избежать или по меньшей мере уменьшить помехи, создаваемые растительностью для датчика насекомых, например, путем блокирования траектории света. Для этого минимальное вертикальное расстояние может быть задано заранее, например, настроено до начала использования, например, для коррекции минимального вертикального расстояния с учетом размеров транспортного средства, на котором смонтирован датчик насекомых, и/или подлежащей на текущий момент обработке растительности. Например, датчик насекомых может быть смонтирован на транспортном средстве с возможностью коррекции вертикального расстояния от датчика насекомых до поверхности грунта и/или ориентации датчика насекомых относительно поверхности грунта. Величина вертикального расстояния может зависеть от высоты растительности, произрастающей на подлежащем обработке участке земли. Она может быть больше высоты растительности, например, больше максимальной высоты в популяции растений, образующих подлежащую обработке растительность, или больше средней высоты в популяции подлежащих обработке растений. Например, минимальное вертикальное расстояние может быть выбрано из следующих: от 10 см до 5 м, например от 20 см до 3 м, например от 20 см до 2 м, например, от 50 см до 2 м.The detection volume is raised above the ground surface by the minimum vertical distance. In some embodiments, the detection volume extends from the top of the canopy upwards. This avoids, or at least reduces, vegetation interference with the insect sensor, for example by blocking the light path. To this end, the minimum vertical distance can be predetermined, for example adjusted prior to use, for example to correct the minimum vertical distance according to the size of the vehicle on which the insect sensor is mounted and/or the vegetation currently to be treated. For example, the insect sensor may be mounted on a vehicle to correct the vertical distance from the insect sensor to the ground surface and/or the orientation of the insect sensor relative to the ground surface. The value of the vertical distance may depend on the height of the vegetation growing on the plot of land to be cultivated. It may be greater than the height of the vegetation, for example greater than the maximum height in the population of plants forming the vegetation to be treated, or greater than the average height in the population of plants to be treated. For example, the minimum vertical distance may be selected from 10 cm to 5 m, such as 20 cm to 3 m, such as 20 cm to 2 m, such as 50 cm to 2 m.

В частности, раскрытые в настоящем документе варианты осуществления датчика насекомых пригодны для детектирования находящихся в воздухе насекомых, например, летающих или прыгающих насекомых, в частности для детектирования таких насекомых с движущегося транспортного средства. Раскрытые в настоящем документе варианты осуществления датчика насекомых позволяют детектировать насекомых, движущихся в объеме детектирования в течение периодов наблюдения, достаточно длительных для достоверной идентификации и отличения друг от друга разных типов насекомых, например, путем определения частот взмахов крыльев и/или по классификации траекторий.In particular, the insect sensor embodiments disclosed herein are suitable for detecting airborne insects, such as flying or jumping insects, in particular for detecting such insects from a moving vehicle. Embodiments of the insect sensor disclosed herein allow the detection of insects moving in the detection volume for observation periods long enough to reliably identify and distinguish different types of insects from each other, for example, by determining wing beat frequencies and/or by classifying trajectories.

Было установлено, что указанные методы обеспечивают достоверное детектирование и идентификацию насекомых при достаточно длительном нахождении отдельных насекомых в объеме детектирования.It was found that these methods provide reliable detection and identification of insects with a sufficiently long stay of individual insects in the detection volume.

В некоторых вариантах осуществления датчик насекомых содержит осветительный модуль, выполненный с возможностью освещения объема детектирования, в частности всего объема детектирования, и детекторный модуль, содержащий один или несколько детекторов, выполненных с возможностью детектирования света из объема детектирования, в частности из всего объема детектирования. В частности, осветительный модуль выполнен с возможностью освещения объема детектирования освещающим светом, а детекторный модуль выполнен с возможностью детектирования обратно-рассеянной части освещающего света, при этом данная часть является результатом обратного рассеяния насекомыми, движущимися по объему детектирования. Авторы настоящего изобретения установили, что детектирование и анализ света, в частности обратно-рассеянного света от освещенных насекомых, позволяет достоверно детектировать и идентифицировать насекомых.In some embodiments, the insect sensor comprises an illumination module configured to illuminate the detection volume, in particular the entire detection volume, and a detector module comprising one or more detectors configured to detect light from the detection volume, in particular the entire detection volume. In particular, the lighting module is configured to illuminate the detection volume with illuminating light, and the detection module is configured to detect a backscattered part of the illuminating light, this part being the result of backscattering by insects moving across the detection volume. The authors of the present invention have found that the detection and analysis of light, in particular back-scattered light from illuminated insects, allows you to reliably detect and identify insects.

Объем детектирования представляет собой трехмерный объем, из которого датчик насекомых получает входной сигнал датчика, пригодный для детектирования насекомых. Таким образом, объем детектирования может полностью или частично зависеть от поля обзора и глубины поля детекторного модуля. В вариантах осуществления, где объем детектирования освещает осветительный модуль, объем детектирования может быть образован областью перекрытия объема, освещаемого осветительным модулем, и объема, зависящего от поля обзора и глубины поля детекторного модуля.The detection volume is a three-dimensional volume from which the insect sensor receives sensor input suitable for insect detection. Thus, the amount of detection may be wholly or partly dependent on the field of view and depth of field of the detector module. In embodiments where the detection volume illuminates the illumination module, the detection volume may be formed by an overlap between the volume illuminated by the illumination module and the volume dependent on the field of view and depth of field of the detector module.

Объем детектирования может иметь предварительно заданную форму, размер и положение относительно осветительного модуля и относительно детекторного модуля, например, относительно апертурной диафрагмы и/или оптической оси детекторного модуля. В частности, объем детектирования может, в течение всего процесса детектирования, быть неподвижным относительно детекторного модуля и осветительного модуля. Детекторный модуль может содержать одну или несколько линз, образующих оптическую ось детекторного модуля и/или фокусное расстояние. Фокусное расстояние может быть постоянным в течение всего процесса детектирования. Оптическая ось также может быть постоянной, например, относительно осветительного модуля и/или относительно кожуха аппарата, в течение всего процесса детектирования. При этом следует понимать, что аппарат может быть выполнен с возможностью предварительной настройки и коррекции размера, формы и/или относительного положения объема детектирования с учетом конкретных условий измерений, например, путем изменения относительного положения и/или ориентации осветительного модуля и детекторного модуля. Детекторный модуль может также содержать апертурную диафрагму.The detection volume may have a predetermined shape, size and position relative to the illumination module and relative to the detector module, for example, relative to the aperture stop and/or the optical axis of the detector module. In particular, the detection volume may, during the entire detection process, be stationary with respect to the detection module and the illumination module. The detector module may contain one or more lenses that form the optical axis of the detector module and/or the focal length. The focal length may be constant throughout the entire detection process. The optical axis can also be constant, for example, relative to the lighting module and/or relative to the casing of the apparatus, during the entire detection process. It should be understood that the apparatus can be configured to pre-adjust and correct the size, shape and/or relative position of the detection volume, taking into account specific measurement conditions, for example, by changing the relative position and/or orientation of the illumination module and the detector module. The detector module may also include an aperture stop.

В некоторых вариантах осуществления размер объема детектирования составляет менее 20 м3, например, менее 10 м3, например, менее 5 м3, что обеспечивает равномерное освещение с высокой яркостью всего объема детектирования с одновременным обеспечением достоверного детектирования траекторий и/или частот взмахов крыльев.In some embodiments, the size of the detection volume is less than 20 m 3 , for example, less than 10 m 3 , for example, less than 5 m 3 , which provides uniform illumination with high brightness of the entire detection volume while providing reliable detection of wing beat trajectories and/or frequencies.

В некоторых вариантах осуществления осветительный модуль содержит источник света, выполненный с возможностью испускания некогерентного света. В число подходящих источников света входят светоизлучающие диоды (СИД) и галогенные лампы, так как они способны одновременно освещать большие объема детектирования с достаточной интенсивностью света. Возможно использование дополнительных источников некогерентного света для обеспечения монохроматического, без спеклов, освещения объема детектирования, в частности одновременного освещения большого объема детектирования без необходимости выполнения какой-либо операции сканирования. Это упрощает оптическую систему и обеспечивает возможность достоверного определения частот взмахов крыльев и/или траекторий даже в случае быстрого движения насекомых.In some embodiments, the implementation of the lighting module contains a light source configured to emit non-coherent light. Suitable light sources include light emitting diodes (LEDs) and halogen lamps, as they are capable of simultaneously illuminating large detection volumes with sufficient light intensity. It is possible to use additional non-coherent light sources to provide monochromatic, speckle-free illumination of the detection volume, in particular simultaneous illumination of a large detection volume without the need for any scanning operation. This simplifies the optical system and makes it possible to reliably determine wing beat frequencies and/or trajectories even in the case of fast insect movement.

При этом возможно использование других источников света, в том числе источников когерентного света, например, лазеров, вместо вышеуказанных. В некоторых вариантах осуществления источник света выполнен с возможностью непрерывного излучения света, а в других вариантах осуществления свет включают и выключают периодически, например, в импульсном режиме.In this case, it is possible to use other light sources, including coherent light sources, such as lasers, instead of the above. In some embodiments, the light source is configured to continuously emit light, and in other embodiments, the light is switched on and off periodically, for example, in a pulsed mode.

В некоторых вариантах осуществления осветительный модуль содержит источник света, выполненный с возможностью испускания когерентного или не когерентно го света в видимой области, и/или инфракрасной, и/или ближней инфракрасной областях, и/или света в одном или нескольких других диапазонах длин волн. Многие насекомые неспособны воспринимать свет в инфракрасной и/или ближней инфракрасной областях (например, свет в диапазоне длин волн от 700 нм до 1500 нм, например от 700 нм до 1000 нм), в связи с чем он не влияет на их поведение.In some embodiments, the illumination module comprises a light source configured to emit coherent or non-coherent light in the visible region and/or infrared and/or near infrared regions and/or light in one or more other wavelength ranges. Many insects are unable to perceive light in the infrared and/or near infrared regions (eg, light in the wavelength range from 700 nm to 1500 nm, eg from 700 nm to 1000 nm), so it does not affect their behavior.

В некоторых вариантах осуществления осветительный модуль выполнен с возможностью выборочного освещения объема детектирования светом в двух или более диапазонах длин волн, в частности двух или более отстоящих друг от друга диапазонах длин волн. Для этого осветительный модуль может включать в себя первый источник света, например, содержащий один или несколько СИД, выполненных с возможностью выборочного испускания света в первом диапазоне длин волн. Осветительный модуль может дополнительно включать в себя второй источник света, например, содержащий один или несколько СИД, выполненных с возможностью выборочного испускания света во втором диапазоне длин волн, который может отстоять от первого диапазона длин волн. Детекторный модуль может быть выполнен с возможностью выборочного детектирования волн выбранных диапазонов. В одном варианте осуществления осветительный модуль выполнен с возможностью испускания света в первом диапазоне длин волн 810 нм +/-25 нм и света во втором диапазоне длин волн 980 нм +/-25 нм. Указанная многоспектральная система освещения облегчает детектирование движущихся насекомых по цвету.In some embodiments, the illumination module is configured to selectively illuminate the detection volume with light in two or more wavelength ranges, in particular two or more wavelength ranges spaced apart. To this end, the lighting module may include a first light source, for example comprising one or more LEDs, configured to selectively emit light in a first wavelength range. The lighting module may further include a second light source, for example, comprising one or more LEDs configured to selectively emit light in a second wavelength range that may be spaced from the first wavelength range. The detector module may be configured to selectively detect waves in selected bands. In one embodiment, the lighting module is configured to emit light in a first wavelength range of 810 nm +/-25 nm and light in a second wavelength range of 980 nm +/-25 nm. This multispectral illumination system facilitates the detection of moving insects by color.

Обычное освещение относительно большого объема детектирования, в частности одновременное освещение объема детектирования, посредством компактного осветительного модуля, можно обеспечить, например, если осветительный модуль выполнен с возможностью испускания расходящегося пучка света, в частности пучка света с углом расходимости по меньшей мере в одном направлении от 2° до 45°, например, от 10° до 30°, измеряемым как полный угол между лучами, исходящими из указанного источника света и пересекающими противоположные концы диаметра пучка.Conventional illumination of a relatively large detection volume, in particular simultaneous illumination of a detection volume, by means of a compact lighting module, can be achieved, for example, if the lighting module is configured to emit a divergent light beam, in particular a light beam with a divergence angle in at least one direction from 2 ° to 45°, for example, from 10° to 30°, measured as the total angle between rays emanating from the specified light source and crossing opposite ends of the beam diameter.

Осветительный модуль может, например, включать в себя один или несколько оптических элементов, например, один или несколько рефлекторов и/или одну или несколько линз, направляющих свет из источника света в виде пучка света, например, расходящегося пучка света, с поперечным сечением подходящей формы в сторону объема детектирования. Например, поперечное сечение пучка света может быть прямоугольным или округлым, например, овальным или круглым.The lighting module may, for example, include one or more optical elements, for example, one or more reflectors and/or one or more lenses, directing light from a light source in the form of a light beam, for example, a divergent light beam, with a cross section of a suitable shape towards the detection volume. For example, the cross section of the light beam may be rectangular or round, such as oval or round.

Соответственно, объем детектирования может иметь форму усеченного конуса или усеченной пирамиды.Accordingly, the detection volume may be in the form of a truncated cone or a truncated pyramid.

При детектировании движущихся насекомых в поле с растительностью было установлено, что предпочтительной формой основания/поперечного сечения усеченно-конического или усеченно-пирамидального объема детектирования является, в частности, продолговатая (например, эллиптическая или прямоугольная) форма. В частности, ширина продолговатого поперечного сечения / основания (измеренная в горизонтальном направлении) больше его высоты (измеренной в вертикальном направлении), например, отношение ширины к высоте составляет по меньшей мере 3:2, например по меньшей мере 2:1, например от 3:2 до 5:1, например от 3:2 до 3:1, например от 2:1 до 3:1. Объем детектирования с продолговатым поперечным сечением и горизонтальной продольной осью, причем объем детектирования приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние, обеспечивает возможность расположения объема детектирования в виде относительно плоского объема, например, плоского коробчатого объема или объема, в целом имеющего форму плоского сектора, т.е. расположения его по горизонтали над пологом растительности. Такой объем позволяет уменьшить отражения, рассеивание света или иные возмущающие влияния, создаваемые растениями, которые в ином случае могли бы создавать помехи для процесса детектирования. Авторы настоящего изобретения также установили, что такой объем детектирования позволяет эффективно использовать располагаемую мощность освещения для освещения объема, где по большей части имеет место активность насекомых.When detecting moving insects in a vegetated field, it has been found that the preferred shape of the base/cross section of a frustoconical or frustopyramidal detection volume is, in particular, an oblong (eg elliptical or rectangular) shape. In particular, the width of the elongated cross section/base (measured in the horizontal direction) is greater than its height (measured in the vertical direction), e.g. the ratio of width to height is at least 3:2, e.g. at least 2:1, e.g. from 3 :2 to 5:1, eg 3:2 to 3:1, eg 2:1 to 3:1. A detection volume with an elongated cross-section and a horizontal longitudinal axis, where the detection volume is raised above the soil surface by a minimum vertical distance, makes it possible to locate the detection volume in the form of a relatively flat volume, for example, a flat box-shaped volume or a volume generally shaped like a flat sector, t .e. its location horizontally above the canopy of vegetation. This volume allows to reduce reflections, light scattering or other disturbing influences created by plants, which could otherwise interfere with the detection process. The inventors of the present invention have also found that such a detection volume makes it possible to efficiently use the available illumination power to illuminate the volume where most insect activity takes place.

Поскольку в некоторых вариантах осуществления объем детектирования образован областью перекрытия освещаемого объема и объема, зависящего от поля обзора и глубины поля детекторного модуля, осветительный модуль может быть выполнен с возможностью освещения конического, или пирамидального, или усеченно-конического, или усеченно-пирамидального освещаемого объема, в частности с продолговатым основанием / поперечным сечением, как раскрыто выше на примере объема детектирования.Since in some embodiments, the detection volume is formed by the area of overlap between the illuminated volume and the volume depending on the field of view and the depth of field of the detector module, the illumination module can be configured to illuminate a conical, or pyramidal, or truncated-conical, or truncated-pyramidal illuminated volume, in particular with an elongated base/cross-section, as disclosed above in the example of a detection volume.

В некоторых вариантах осуществления детекторный модуль содержит съемочную камеру, в частности съемочную камеру с полем обзора и глубиной поля, достаточно большими для регистрации сфокусированных изображений всего объема детектирования. Съемочная камера позволяет детектировать события возмущающих влияний, например, пересечения более крупными животными и растениями объема детектирования. Съемочная камера может также служить в качестве детектора для детектирования фонового излучения. В некоторых вариантах осуществления снятые изображения могут служить для детектирования и/или идентификации процессором насекомых, например, путем детектирования траекторий находящихся в воздухе насекомых и идентификации типов насекомых по соответствующим схемам траектории. Пример способа идентификации насекомых по зарегистрированным траекториям насекомых раскрыт в также находящейся на рассмотрении международной патентной заявке № РСТ/ЕР 2019/073119.In some embodiments, the detector module comprises a camera, in particular a camera with a field of view and a depth of field large enough to capture in-focus images of the entire detection volume. The camera allows detection of disturbing events, such as larger animals and plants crossing the detection volume. The camera can also serve as a detector for detecting background radiation. In some embodiments, captured images may be used for detection and/or identification by the processor of insects, for example, by detecting the trajectories of airborne insects and identifying types of insects from appropriate trajectory patterns. An example of a method for identifying insects from recorded insect trajectories is disclosed in also pending International Patent Application No. PCT/EP 2019/073119.

Процессор аппарата согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью реализации метода идентификации, раскрытого в международной патентной заявке № РСТ/ЕР 2019/073119, для детектирования насекомых. Было установлено, что детектирование по траектории можно, в частности, использовать для детектирования насекомых в больших объемах детектирования перед распределяющим инсектициды транспортным средством. В частности, было установлено, что детектирование по траектории можно использовать в системе, где используют несколько методов детектирования в качестве соответствующих признаков для разных типов насекомых и выполненных с возможностью идентификации детектированных насекомых по классификатору, вводными данными для которого служат несколько признаков. Например, детектирование по траектории можно комбинировать с одним или несколькими из раскрытых ниже методов детектирования.The processor of the apparatus according to the present invention is configured to implement the identification method disclosed in International Patent Application No. PCT/EP 2019/073119 for insect detection. It has been found that trajectory detection can in particular be used to detect insects in large detection volumes in front of an insecticide dispensing vehicle. In particular, it has been found that trajectory detection can be used in a system that uses multiple detection methods as appropriate features for different types of insects and is capable of identifying detected insects from a classifier whose input is multiple features. For example, path detection may be combined with one or more of the detection methods disclosed below.

В некоторых вариантах осуществления указанные один или несколько детекторов содержат один или несколько фотодиодов. Единичные фотодиоды, принимающие свет из всего объема детектирования или из части объема детектирования, обеспечивают возможность быстрого детектирования, с временным разрешением, изменений яркости обратно-рассеянного света. По этим сигналам можно определять частоту взмахов крыльев летающих насекомых, по которой, в свою очередь, можно детектировать присутствие насекомых и, опционально, отличать друг от друга насекомых разных типов по характеристикам рисунков взмахов крыльев, например, по амплитудам кратных частот в частотном спектре, соответствующем событию детектирования насекомых.In some embodiments, said one or more detectors comprise one or more photodiodes. Single photodiodes receiving light from the entire detection volume or from a portion of the detection volume allow rapid detection, with time resolution, of changes in backscattered light brightness. These signals can be used to determine the wingbeat frequency of flying insects, which, in turn, can detect the presence of insects and, optionally, distinguish insects of different types from each other by characteristics of wingbeat patterns, for example, by the amplitudes of multiple frequencies in the frequency spectrum corresponding to insect detection event.

В некоторых вариантах осуществления детекторный модуль содержит матрицу фотодиодов, например, линейную матрицу или двухмерную матрицу. Детекторный модуль может быть выполнен с возможностью направления света из разных подобъемов объема детектирования на соответствующие фотодиоды матрицы, тем самым обеспечивая возможность детектирования, с пространственным разрешением, насекомых с помощью фотодиодов.In some embodiments, the detector module comprises a photodiode array, such as a linear array or a two-dimensional array. The detector module may be configured to direct light from different sub-volumes of the detection volume onto the corresponding photodiodes of the array, thereby enabling detection, at spatial resolution, of insects using the photodiodes.

В некоторых вариантах осуществления фотодиод или матрица фотодиодов выполнены с возможностью выборочного детектирования света с предварительно заданной длиной волны или длинами волн в малом диапазоне. В некоторых вариантах осуществления детекторный модуль выполнен с возможностью выборочного детектирования света с двумя или более длинами волн или длинами волн в двух или более малых диапазонах, причем указанные две или более длины волн или два или более диапазона отстоят друг от друга и не перекрывают друг друга. Для этого детекторный модуль может содержать один или несколько фотодиодов или матриц фотодиодов, выполненных с возможностью выборочного детектирования света с двумя или более длинами волн или длинами волн в двух или более малых диапазонах, причем указанные две или более длины волн или два или более диапазона отстоят друг от друга и не перекрывают друг друга. Это можно обеспечить, например, за счет единственной матрицы фотодиодов, в которой соответствующие полосно-пропускающие фильтры выборочно и попеременно располагают перед фотодиодом или матрицей фотодиодов. В качестве альтернативы, детектор может включать в себя два или более фотодиодов или матриц фотодиодов, каждый из которых выполнен с возможностью детектирования света с соответствующей длиной волны или длинами волн в соответствующем диапазоне. В частности, было установлено, что детекторный модуль с возможностью выборочного детектирования света на длинах волн 808 нм и 970 нм, соответственно, (например, посредством соответствующих фотодиодов) пригоден для детектирования и отличения друг от друга разных типов насекомых, например, по отношению обратно-рассеянного света с соответствующими длинами волн. В общем случае, в некоторых вариантах осуществления в число указанных одного или нескольких фотодиодов входят по меньшей мере первый фотодиод, выполненный с возможностью выборочного детектирования света в первом диапазоне длин волн; и по меньшей мере второй фотодиод, выполненный с возможностью выборочного детектирования света во втором диапазоне длин волн, не перекрывающем первый диапазон длин волн.In some embodiments, the photodiode or photodiode array is configured to selectively detect light at a predetermined wavelength or wavelengths in a small range. In some embodiments, the detector module is configured to selectively detect light with two or more wavelengths or wavelengths in two or more small ranges, wherein said two or more wavelengths or two or more ranges are spaced apart and do not overlap. To do this, the detector module may include one or more photodiodes or photodiode arrays configured to selectively detect light with two or more wavelengths or wavelengths in two or more small ranges, and these two or more wavelengths or two or more ranges are separated from each other. from each other and do not overlap. This can be achieved, for example, by a single photodiode array in which respective bandpass filters are selectively and alternately placed in front of the photodiode or photodiode array. Alternatively, the detector may include two or more photodiodes or photodiode arrays, each of which is configured to detect light of a respective wavelength or wavelengths in a respective range. In particular, it has been found that a detector module capable of selectively detecting light at wavelengths of 808 nm and 970 nm, respectively (for example, by means of appropriate photodiodes) is suitable for detecting and distinguishing different types of insects from each other, for example, in terms of the inverse ratio scattered light with corresponding wavelengths. In general, in some embodiments, said one or more photodiodes include at least a first photodiode capable of selectively detecting light in a first wavelength range; and at least a second photodiode configured to selectively detect light in a second wavelength range not overlapping the first wavelength range.

В общем случае, детекторный модуль может включать в себя единственный детектор или несколько детекторов. Соответственно, датчик насекомых может содержать процессор, выполненный с возможностью определения, на основе сигналов от одного или нескольких детекторов, количества, например, числа, насекомых, детектированных в объеме детектирования. В некоторых вариантах осуществления процессор выполнен с возможностью идентификации, на основе сигналов от одного или нескольких детекторов, одного или нескольких типов насекомых и определения соответствующих количеств насекомых указанных одного или нескольких типов, детектированных в объеме детектирования. Соответственно, система управления распределением может управлять распределением инсектицидов для выбора в качестве цели насекомых определенных типов. Кроме того, система управления распределением может управлять количеством распределяемого инсектицида в зависимости от количества детектированных насекомых или от конкретного типа насекомых.In general, the detector module may include a single detector or multiple detectors. Accordingly, the insect sensor may comprise a processor configured to determine, based on signals from one or more detectors, the number, eg, number, of insects detected in the detection volume. In some embodiments, the processor is configured to identify, based on signals from one or more detectors, one or more types of insects and determine the corresponding numbers of insects of said one or more types detected in the detection volume. Accordingly, the distribution control system can control the distribution of insecticides to target certain types of insects. In addition, the distribution control system may control the amount of insecticide to be dispensed depending on the number of detected insects or on a particular type of insect.

Для этого процессор может обрабатывать сигналы детектора с возможностью детектирования одного или нескольких признаков, свидетельствующих о присутствии одного или нескольких насекомых в объеме детектирования, и подсчета числа насекомых, детектированных, например, за заданный период времени, в скользящем интервале или т.п., для определения оценки количества насекомых, детектированных в объеме детектирования, например, в виде числа насекомых, детектированных в объеме детектирования, например, на единицу времени и/или единицу объема. Процессор может быть даже выполнен с возможностью детектирования одного или нескольких признаков, указывающих тип детектированных насекомых, и выборочно определять оценку количества детектированных насекомых одного или нескольких типов, например, насекомых одного или нескольких видов, насекомых, реагирующих на конкретные типы инсектицидов и т.п. Для этого процессор выполнен с возможностью реализации подходящей классификационной модели, например на основе нейросетей и/или иных методов классификации, выполненной с возможностью определения присутствия детектируемого насекомого и/или идентификации детектированного насекомого по набору признаков. В общем случае, процессор может выдавать данные датчика, указывающие число насекомых, детектированных за период выборки в движущемся объеме детектирования, или иной параметр, указывающий оценку локальной популяции насекомых в объеме детектирования и/или в объеме выборки, пересекаемом объемом детектирования.To do this, the processor may process the detector signals to detect one or more signs indicating the presence of one or more insects in the detection volume, and count the number of insects detected, for example, in a given period of time, in a sliding interval, or the like, for determining an estimate of the number of insects detected in the detection volume, for example, in terms of the number of insects detected in the detection volume, for example, per unit of time and/or unit of volume. The processor may even be configured to detect one or more features indicative of the type of insects detected and selectively determine an estimate of the number of detected insects of one or more types, e.g., insects of one or more species, insects that respond to particular types of insecticides, and the like. To do this, the processor is configured to implement a suitable classification model, for example based on neural networks and/or other classification methods, configured to determine the presence of a detected insect and/or identify a detected insect by a set of features. In general, the processor may provide sensor data indicative of the number of insects detected per sample period in the moving detection volume, or another parameter indicative of an estimate of the local population of insects in the detection volume and/or in the sample volume traversed by the detection volume.

В некоторых вариантах осуществления процессор выполнен с возможностью идентификации одного или нескольких типов насекомых по одному или нескольким признакам, выбранным из следующих:In some embodiments, the processor is configured to identify one or more insect types based on one or more features selected from the following:

- детектированная траектория движения насекомого внутри объема детектирования;- the detected insect movement trajectory inside the detection volume;

- детектированная скорость движения насекомого внутри объема детектирования;- detected speed of insect movement inside the detection volume;

- одна или несколько детектированных частот взмахов крыльев;- one or more detected wing beat frequencies;

- степень меланизации;- degree of melanization;

- степень блеска насекомых.- the degree of shine of insects.

Детектирование и/или идентификация насекомых по частотам взмахов крыльев, степеням меланизации и блеска насекомых подробнее раскрыты в документе WO 2018/182440 и работе Gebru et al.: «Multiband modulation spectroscopy for the determination of sex and species of mosquitoes in flight», J. Biophotonics, 2018 (Гебру с соавторами «Спектроскопия с многополосной модуляцией для определения пола и видов комаров в полете», журнал «Биофотоника», 2018). В вышеуказанных документах речь идет об этих признаках применительно к лидарной системе, в которой используется принцип Шаймпфлюга; однако авторы настоящего изобретения установили, что указанные методы также можно применить к системе детектирования на основе других источников света, освещающих обширный объем, в отличие от узкого лазерного пучка.Detection and/or identification of insects by wing beat frequencies, degrees of melanization and brilliance of insects are described in more detail in WO 2018/182440 and Gebru et al.: "Multiband modulation spectroscopy for the determination of sex and species of mosquitoes in flight", J. Biophotonics, 2018 (Gebru et al. “Multiband modulation spectroscopy for in-flight sex and species determination of mosquitoes”, Biophotonics, 2018). The above documents refer to these features in relation to a lidar system that uses the Scheimpflug principle; however, the inventors of the present invention have found that these methods can also be applied to a detection system based on other light sources illuminating a large volume, as opposed to a narrow laser beam.

Таким образом, аппарат обрабатывает сигналы датчика для вычисления данных датчика, указывающих количество насекомых, детектированных в движущемся объеме детектирования. Количество детектированных насекомых может служить в качестве оценки локальной популяции насекомых в объеме выборки, пересекаемом объемом детектирования за период измерения. В зависимости от результата детектирования насекомых и/или полученной на его основе оценки популяции насекомых и/или популяций насекомых соответствующих типов, система управления распределением может выбрать один или несколько подходящих инсектицидов, соответствующие количества, подлежащие применению в конкретном месте, и управлять выходными отверстиями системы для распределения на него выбранного количества. Для этого процессор, определяющий количество детектированных насекомых и/или оценивающий популяцию насекомых, может передавать данные датчика, указывающие определенное количество насекомых, детектированных в объеме детектирования, и/или иным образом указывающие оценку локальной популяции насекомых, в систему управления распределением. В некоторых вариантах осуществления система управления распределением и процессор датчика насекомых могут быть выполнены в виде единого процессорного модуля, т.е. процессор для обработки сигналов датчика для детектирования и, опционально, идентификации насекомых может входить в состав системы управления распределением.Thus, the apparatus processes the sensor signals to calculate sensor data indicative of the number of insects detected in the moving detection volume. The number of detected insects can serve as an estimate of the local population of insects in the sample volume intersected by the detection volume over the measurement period. Depending on the insect detection result and/or the resulting estimate of the insect population and/or insect populations of the respective types, the distribution control system may select one or more suitable insecticides, appropriate quantities to be applied at a particular location, and control the outlets of the system to distribution of the selected quantity to it. To do this, the processor determining the number of detected insects and/or estimating the insect population may transmit sensor data indicating the determined number of insects detected in the detection volume and/or otherwise indicating the estimate of the local insect population to the distribution control system. In some embodiments, the distribution control system and the insect sensor processor may be implemented as a single processor module, i. e. a processor for processing sensor signals for detecting and optionally identifying insects may be part of the distribution control system.

По мере движения транспортного средства по участку земли, происходит движение объема детектирования вместе с транспортным средством, при этом датчик насекомых непрерывно или по меньшей мере неоднократно обновляет оценки популяции насекомых перед транспортным средством. Таким образом, система управления распределением может управлять распределением инсектицида (например, количеством и/или типом) в зависимости от текущей оценки популяции насекомых, например, в зависимости от локальной популяции насекомых.As the vehicle moves across the land, the detection volume moves with the vehicle, with the insect sensor continuously or at least repeatedly updating estimates of the insect population in front of the vehicle. Thus, the distribution control system can control the distribution of the insecticide (eg, amount and/or type) depending on the current assessment of the insect population, for example, depending on the local insect population.

В некоторых вариантах осуществления датчик насекомых смонтирован на транспортном средстве, отдельном от транспортного средства, распределяющего инсектицид. Например, датчик насекомых может быть смонтирован на беспилотном летательном аппарате, движущемся перед транспортным средством. В других вариантах осуществления датчик насекомых смонтирован на транспортном средстве, распределяющем инсектицид, что упрощает систему и ее использование. Датчик насекомых может быть смонтирован на штанге, раме, кронштейне или иной монтажной конструкции, смонтированной на обращенном вперед конце или вблизи обращенного вперед конца транспортного средства. В некоторых вариантах осуществления монтажная конструкция смонтирована с возможностью регулирования на транспортном средстве, например, с возможностью коррекции вертикального расстояния от датчика насекомых до земли с учетом, например, высоты растительности и/или типов подлежащих детектированию насекомых. Аналогичным образом, ориентацию датчика насекомых относительно направления движения вперед транспортного средства можно регулировать для регулирования местоположения объема детектирования относительно транспортного средства. Например, в некоторых ситуациях может быть желательно, чтобы датчик был расположен низко, но его поле обзора было обращено вперед или вверх и вперед, а в других ситуациях предпочтительным может быть высокое расположение с обращенным вперед или вниз и вперед полем обзора. Регулирование положения и/или ориентации датчика можно осуществлять вручную или автоматически.In some embodiments, the insect sensor is mounted on a vehicle separate from the vehicle dispensing the insecticide. For example, the insect sensor may be mounted on an unmanned aerial vehicle in front of the vehicle. In other embodiments, the insect sensor is mounted on the vehicle dispensing the insecticide, which simplifies the system and its use. The insect sensor may be mounted on a pole, frame, bracket, or other mounting structure mounted at or near the forward-facing end of the vehicle. In some embodiments, the mounting structure is adjustable on the vehicle, such as adjusting the vertical distance from the insect sensor to the ground based on, for example, vegetation height and/or types of insects to be detected. Similarly, the orientation of the insect sensor relative to the forward direction of the vehicle can be adjusted to control the location of the detection volume relative to the vehicle. For example, in some situations it may be desirable for the sensor to be positioned low but its field of view facing forward or up and forward, while in other situations a high position with a forward or downward and forward field of view may be preferred. The position and/or orientation of the sensor may be adjusted manually or automatically.

Если датчик преимущественно обращен вперед, т.е. объем детектирования расположен перед транспортным средством вдоль пути движения, объем детектирования меньше подвержен возмущающим влияниям, создаваемым едущим транспортным средством, например, влияниям пыли, выхлопных газов или т.п. Система также может обрабатывать данные датчика из объема детектирования в первом месте вдоль пути движения в течение времени, нужного для достижения транспортным средством первого места, для обеспечения возможности коррекции управления распределением инсектицида с учетом особенностей первого места на основе данных, полученных в указанном первом месте.If the sensor is predominantly facing forward, i.e. the detection volume is located in front of the vehicle along the driving path, the detection volume is less affected by disturbing influences generated by the driving vehicle, such as the influence of dust, exhaust gases, or the like. The system may also process sensor data from the detection volume at the first location along the travel path for the time required for the vehicle to reach the first location to enable the insecticide distribution control to be adjusted to the characteristics of the first location based on the data obtained at said first location.

Настоящее раскрытие относится к различным аспектам, в том числе к раскрытому выше и далее аппарату, относящимся к нему устройствам, системам, способам и/или изделиям, каждое из которых обеспечивает один или несколько эффектов и преимуществ, описанных в связи с одним или несколькими другими аспектами, и имеет один или несколько вариантов осуществления, соответствующих вариантам осуществления, раскрытым в связи с одним или несколькими другими аспектами и/или раскрытыми в прилагаемой формуле изобретения.This disclosure relates to various aspects, including the apparatus disclosed above and hereinafter, related devices, systems, methods and/or articles, each of which provides one or more of the effects and advantages described in connection with one or more other aspects. , and has one or more embodiments corresponding to the embodiments disclosed in connection with one or more other aspects and/or disclosed in the appended claims.

В частности, согласно одному аспекту, настоящее раскрытие относится к датчику насекомых.In particular, according to one aspect, the present disclosure relates to an insect sensor.

Датчик насекомых может быть выполнен с возможностью монтажа на транспортном средстве, при этом транспортное средство выполнено с возможностью движения по пути движения по участку земли, при этом направление движения задано транспортным средством, при этом транспортное средство содержит устройство распределения инсектицида, выполненное с возможностью распределения инсектицида вдоль указанного пути движения во время движения транспортного средства по пути движения; при этом датчик насекомых выполнен с возможностью, будучи смонтирован на транспортном средстве, детектирования насекомых в объеме детектирования; причем объем детектирования расположен перед транспортным средством по направлению движения; при этом датчик насекомых выполнен с возможностью выдачи данных датчика в систему управления распределением, причем система управления распределением выполнена с возможностью приема данных датчика от датчика насекомых, при этом данные датчика указывают результат детектирования насекомых в объеме детектирования, и управления количеством распределяемого инсектицида в зависимости от принятых данных датчика.The insect sensor can be configured to be mounted on a vehicle, wherein the vehicle is configured to move along a path along a piece of land, while the direction of movement is set by the vehicle, while the vehicle contains an insecticide distribution device configured to distribute the insecticide along the specified path of movement during the movement of the vehicle along the path of movement; wherein the insect sensor is configured, when mounted on the vehicle, to detect insects in the detection volume; moreover, the detection volume is located in front of the vehicle in the direction of travel; wherein the insect sensor is configured to output sensor data to the distribution control system, wherein the distribution control system is configured to receive sensor data from the insect sensor, the sensor data indicating the result of detecting insects in the detection volume, and controlling the amount of insecticide to be distributed depending on the accepted sensor data.

В частности, согласно одному аспекту, раскрыты варианты осуществления датчика насекомых для детектирования находящихся в воздухе насекомых, движущихся над поверхностью грунта, при этом датчик насекомых содержит:In particular, according to one aspect, embodiments of an insect sensor for detecting airborne insects moving over a ground surface are disclosed, wherein the insect sensor comprises:

- осветительный модуль, выполненный с возможностью освещения объема детектирования, при этом объем детектирования приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние, и- a lighting module configured to illuminate the detection volume, while the detection volume is raised above the ground surface by a minimum vertical distance, and

- один или несколько детекторов, выполненных с возможностью детектирования света из объема детектирования;- one or more detectors configured to detect light from the detection volume;

причем осветительный модуль выполнен с возможностью испускания расходящегося пучка света, в частности с углом расходимости по меньшей мере в одном направлении величиной от 2° до 45°, например от 10° до 30°.moreover, the lighting module is configured to emit a divergent beam of light, in particular with an angle of divergence in at least one direction of 2° to 45°, for example from 10° to 30°.

Раскрытые в настоящем документе варианты осуществления датчика насекомых являются прочными и несложными, что обеспечивает их экономичность, долговечность и пригодность для размещения на движущихся транспортных средствах. Кроме того, раскрытые в настоящем документе варианты осуществления датчика насекомых обеспечивают достоверное детектирование и классификацию движущихся в воздухе насекомых.The embodiments of the insect sensor disclosed herein are robust and uncomplicated, making them economical, durable, and suitable for placement on moving vehicles. In addition, embodiments of the insect sensor disclosed herein provide reliable detection and classification of airborne insects.

Следует понимать, что насекомые значительно отличаются друг от друга по размеру и поведению. Размеры насекомых могут составлять от менее одного миллиметра до нескольких сантиметров, а траектории движения насекомых различаются от парения в воздухе на одном месте до прыжков по баллистическим траекториям. Было установлено, что раскрытые в настоящем документе варианты осуществления аппарата и датчика насекомых применимы в отношении различных типов находящихся в воздухе насекомых, в том числе - летающих насекомых с крыльями и прыгающих насекомых, например, прыгающих листоедов, например, рапсовых блошек (psylliodes chrysocephala).It should be understood that insects differ significantly from each other in size and behavior. Insects can range in size from less than one millimeter to several centimeters, and insect trajectories vary from hovering in the air in one place to jumping along ballistic trajectories. The insect apparatus and sensor embodiments disclosed herein have been found to be applicable to various types of airborne insects, including flying insects with wings and jumping insects, such as jumping leaf beetles, such as rapeseed fleas (psylliodes chrysocephala).

Если прыгающая блошка прыгает на высоту h, то вертикальную скорость, с которой блошка покидает землю, чтобы достигнуть указанной высоты, можно оценить, приняв траекторию полета по существу баллистической. Например, если блошка прыгает на 0,5 м над землей, то начальная вертикальная скорость блошки составит порядка 3,2 м/с, что отражает порядок величин скорости движения насекомых в объеме с баллистической траекторией. Чтобы зафиксировать такое быстрое событие с участием насекомых размером менее 5-10 мм, необходимо обеспечить протяженность объема детектирования и, следовательно, освещаемого объема с учетом необходимости покрытия существенной части траектории и скорость детектирования для разложения движения по времени. Кроме того, детекторный модуль должен обеспечить разложение таких событий во времени и пространстве. Аналогичным образом, как раскрыто в настоящем документе, для детектирования летающих насекомых по рисункам взмахов крыльев необходимо обеспечить соответствие аналогичным требованиям к объему детектирования и временной и пространственной разрешающей способности датчика насекомых.If a jumping flea jumps to a height h, then the vertical speed with which the flea leaves the ground to reach the indicated height can be estimated by assuming an essentially ballistic flight path. For example, if a flea jumps 0.5 m above the ground, then the initial vertical speed of the flea will be about 3.2 m/s, which reflects the order of magnitude of the speed of movement of insects in a volume with a ballistic trajectory. In order to detect such a fast event involving insects smaller than 5-10 mm, it is necessary to ensure the length of the detection volume and, consequently, the illuminated volume, taking into account the need to cover a significant part of the trajectory and the detection speed to decompose the motion in time. In addition, the detector module must ensure the decomposition of such events in time and space. Similarly, as disclosed herein, in order to detect flying insects from wing beat patterns, it is necessary to meet similar requirements for detection volume and temporal and spatial resolution of the insect sensor.

В некоторых вариантах осуществления датчик насекомых и система управления распределением выполнены в едином блоке с возможностью монтажа на транспортном средстве и с возможностью осуществления связи с расположенным на данном транспортном средстве распределяющим устройством для управления распределением инсектицида из распределяющего устройства.In some embodiments, the insect sensor and distribution control system are integrated into a vehicle-mountable unit and communicate with a vehicle-mounted distributor to control the distribution of insecticide from the distributor.

Здесь и далее, значение термина «процессор» следует толковать как включающее в себя любую схему и/или устройство, выполненное с возможностью осуществления раскрытых в настоящем документе функций. В частности, значение термина «процессор» включает в себя программируемый микропроцессор общего или специального назначения, например, центральный процессор (ЦП) компьютера или иной системы обработки данных, процессор цифровой обработки сигналов (ПЦОС), специализированную интегральную схему (СИС), программируемую логическую матрицу (ПЛМ), программируемую пользователем вентильную матрицу (ППВМ), электронную схему специального назначения и т.п. или их комбинацию. Следует понимать, что процессор и/или система управления распределением могут быть реализованы в виде клиент-серверной или аналогичной распределенной системы, в которой обнаружение сигналов и, опционально, некоторые действия по их обработке осуществляют на месте в транспортном средстве, а другие части обработки данных и классификационные задачи может выполнять удаленная хост-система, осуществляющая обмен данными с устройством-клиентом.Hereinafter, the meaning of the term "processor" should be construed as including any circuitry and/or device capable of performing the functions disclosed herein. In particular, the meaning of the term "processor" includes a general purpose or special purpose programmable microprocessor, such as the central processing unit (CPU) of a computer or other data processing system, a digital signal processor (DSP), an application specific integrated circuit (AIS), a programmable logic array (PLM), field programmable gate array (FPGA), special purpose electronic circuit, etc. or a combination of them. It should be understood that the processor and/or distribution control system may be implemented as a client/server or similar distributed system in which the signal detection and optionally some of the processing steps are performed locally in the vehicle and other parts of the data processing and classification tasks can be performed by a remote host system that communicates with the client device.

Согласно другому аспекту, раскрыты варианты осуществления способа управления инсектицидным опрыскиванием, включающего в себя этапы, на которых:According to another aspect, embodiments of a method for controlling an insecticidal spray are disclosed, comprising the steps of:

- детектируют находящихся в воздухе насекомых, движущихся в объеме детектирования, при этом объем детектирования расположен перед движущимся транспортным средством, при этом объем детектирования приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние;- detect airborne insects moving in the detection volume, while the detection volume is located in front of the moving vehicle, while the detection volume is raised above the ground surface by a minimum vertical distance;

- управляют распределением инсектицидов из указанного движущегося транспортного средства в зависимости от результата детектирования находящихся в воздухе насекомых.- control the distribution of insecticides from the specified moving vehicle depending on the result of detection of insects in the air.

Согласно другому аспекту, раскрыты варианты осуществления аппарата управления инсектицидным опрыскиванием, содержащего раскрытый выше и далее датчик насекомых и систему управления, например основанную на компьютере систему управления, выполненную с возможностью выдачи управляющего сигнала для управления дозатором инсектицида в зависимости от сигнала детектирования отдатчика насекомых.According to another aspect, embodiments of an insecticidal spray control apparatus are disclosed, comprising an insect sensor disclosed above and hereinafter, and a control system, such as a computer-based control system, configured to provide a control signal for controlling an insecticide dispenser in response to an insect dispenser detection signal.

Дополнительные признаки и преимущества станут ясны из нижеследующего раздела «Осуществление изобретения», в которых раскрыты варианты осуществления на примерах прилагаемых чертежей.Additional features and advantages will become apparent from the following section "Carrying out the Invention" in which embodiments are disclosed in the examples of the accompanying drawings.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Предпочтительные варианты осуществления будут подробнее раскрыты на примерах прилагаемых чертежей, из которых:Preferred embodiments will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, of which:

ФИГ. 1 изображает схематический вид аппарата для инсектицидного опрыскивания.FIG. 1 is a schematic view of an insecticidal spray apparatus.

ФИГ. 2 схематически иллюстрирует работу аппарата для инсектицидного опрыскивания.FIG. 2 schematically illustrates the operation of an insecticidal spray apparatus.

ФИГ. 3 схематически иллюстрирует вариант осуществления датчика насекомых.FIG. 3 schematically illustrates an embodiment of an insect sensor.

ФИГ. 4 схематически иллюстрирует пример детекторного модуля датчика насекомых.FIG. 4 schematically illustrates an example of an insect sensor detector module.

ФИГ. 5 схематически иллюстрирует другой пример детекторного модуля датчика насекомых.FIG. 5 schematically illustrates another example of an insect sensor detector module.

ФИГ. 6 схематически иллюстрирует другой вариант осуществления датчика насекомых.FIG. 6 schematically illustrates another embodiment of an insect sensor.

ФИГ. 7 схематически иллюстрирует пример сигнала датчика от детекторного модуля по раскрытому в настоящем документе варианту осуществления датчика насекомых.FIG. 7 schematically illustrates an example of a sensor signal from the detection module of the insect sensor embodiment disclosed herein.

ФИГ. 8 и 9 иллюстрируют примеры объемов детектирования.FIG. 8 and 9 illustrate examples of detection volumes.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

ФИГ. 1 схематически изображает вид сверху аппарата для инсектицидного опрыскивания. Аппарат включает в себя сельскохозяйственное транспортное средство 100, например трактор или иное наземное транспортное средство. Следует понимать, что, в качестве альтернативы, возможно использование летательного аппарата.FIG. 1 is a schematic plan view of an insecticidal sprayer. The apparatus includes an agricultural vehicle 100 such as a tractor or other land vehicle. It should be understood that, as an alternative, it is possible to use an aircraft.

Транспортное средство выполнено с возможностью движения по пути движения через поле или по иной поверхности грунта участка земли, подлежащего дезинсекции. Транспортное средство задает направление движения, как показано стрелкой 101. Направление движения далее также именуется «направление движения вперед относительно транспортного средства».The vehicle is made with the possibility of moving along the path of movement through the field or on another surface of the soil of the land plot to be disinfested. The vehicle sets the direction of travel as shown by arrow 101. The direction of travel is also referred to as the "forward direction of the vehicle" in the following.

Транспортное средство содержит распределяющее инсектицид устройство 110, содержащее один или несколько выходных отверстий для распределения инсектицида. Например, распределяющее устройство 110 может содержать штангу, проходящую в поперечном направлении, т.е. поперек направления 101 движения.The vehicle includes an insecticide dispensing device 110 having one or more insecticide dispensing outlets. For example, the dispenser 110 may include a bar extending transversely, ie. across the direction 101 of movement.

Множество опрыскивающих сопел расположено на штанге, например, распределено по длине штанги. Распределяющее устройство может быть расположено у задней стороны или по направлению к задней стороне транспортного средства, хотя возможны и другие положения. Транспортное средство дополнительно содержит блок 140 управления распределением, например, подходящую схему управления, например, соответствующим образом запрограммированный микропроцессор или т.п. Блок управления распределением функционально связан с распределяющим устройством и выполнен с возможностью управления количеством инсектицида, распределяемого распределяющим устройством 110. Для этого устройство управления распределением может быть выполнено с возможностью управления клапаном или аналогичным устройством регулирования расхода для регулирования расхода потока инсектицида из бака инсектицида (явным образом не показан) в выходные отверстия распределяющего устройства. В некоторых вариантах осуществления блок 140 управления распределением может управлять несколькими клапанами для регулирования расхода потока инсектицида в соответствующие отдельные выходные отверстия. В некоторых вариантах осуществления транспортное средство может содержать несколько баков инсектицидов, например, для вмещения разных типов инсектицидов. В таком варианте осуществления блок управления распределением может быть выполнен с возможностью выборочного регулирования расхода потока инсектицидов из соответствующих баков в распределяющее устройство, например, для выбора типа инсектицида или комбинации инсектицидов, подлежащих распределению. Блок управления распределением может управлять распределением инсектицидов в режиме реального времени, т.е. изменять количество и/или тип подлежащего распределению инсектицида во время движения транспортного средства по пути движения. Соответственно, блок управления распределением может запускать распределение разных количеств и/или типов инсектицида в разных местах вдоль пути движения.A plurality of spray nozzles are located on the boom, for example distributed along the length of the boom. The distributor may be located at the rear or towards the rear of the vehicle, although other positions are possible. The vehicle further comprises a distribution control unit 140, such as a suitable control circuit, such as a suitably programmed microprocessor or the like. The distribution control unit is operatively connected to the distributor and is configured to control the amount of insecticide dispensed by the distributor 110. To do this, the distribution control device may be configured to control a valve or similar flow control device to control the flow rate of insecticide from the insecticide tank (not explicitly shown) into the distributor outlets. In some embodiments, distribution control unit 140 may control multiple valves to control the flow rate of insecticide to respective individual outlets. In some embodiments, the implementation of the vehicle may contain several tanks of insecticides, for example, to accommodate different types of insecticides. In such an embodiment, the distribution control unit may be configured to selectively control the flow rate of insecticides from the respective tanks to the distributor, for example, to select the type of insecticide or combination of insecticides to be distributed. The distribution control unit can control the distribution of insecticides in real time, i. change the amount and/or type of insecticide to be distributed while the vehicle is moving along the route. Accordingly, the distribution control unit may trigger the distribution of different amounts and/or types of insecticide at different locations along the travel path.

Аппарат дополнительно содержит датчик 120 насекомых для детектирования насекомых перед транспортным средством 100 во время движения транспортного средства в направлении 101 движения. Для этого датчик насекомых может быть смонтирован у или вблизи переднего конца транспортного средства.The apparatus further comprises an insect sensor 120 for detecting insects in front of the vehicle 100 while the vehicle is moving in the travel direction 101 . To do this, the insect sensor can be mounted at or near the front end of the vehicle.

В качестве альтернативы, датчик насекомых может быть смонтирован в другом месте на транспортном средстве или даже на отдельном транспортном средстве, например, на беспилотном летательном аппарате или беспилотном наземном транспортном средстве, движущемся впереди транспортного средства 100, рядом с ним или над ним.Alternatively, the insect sensor may be mounted elsewhere on the vehicle, or even on a separate vehicle, such as an unmanned aerial vehicle or an unmanned ground vehicle in front of, next to, or above the vehicle 100.

Датчик 120 насекомых в варианте осуществления на ФИГ. 1 содержит штангу или раму 133, смонтированную у переднего конца транспортного средства. Датчик насекомых дополнительно содержит осветительный модуль 131 и детекторный модуль 130, каждый из которых смонтирован на штанге или раме 133. Следует понимать, что другие варианты осуществления могут включать в себя более одного осветительного модуля и/или более одного детекторного модуля. Также следует понимать, что осветительный модуль и детекторный модуль могут быть выполнены в виде отдельных устройств, т.е. каждый из модулей может иметь собственный кожух. В других вариантах осуществления осветительный модуль и детекторный модуль могут быть помещены в единый кожух или иным образом образовывать единый блок. В других вариантах осуществления датчик насекомых может быть смонтирован на транспортном средстве иным образом, например, без штанги или рамы.Insect sensor 120 in the embodiment of FIG. 1 includes a bar or frame 133 mounted at the front end of the vehicle. The insect sensor further comprises an illumination module 131 and a detection module 130, each mounted on a rod or frame 133. It should be understood that other embodiments may include more than one illumination module and/or more than one detector module. It should also be understood that the illumination module and the detector module may be implemented as separate devices, i. e. each of the modules can have its own casing. In other embodiments, the implementation of the lighting module and the detector module can be placed in a single housing or otherwise form a single unit. In other embodiments, the insect sensor may be otherwise mounted to the vehicle, such as without a rod or frame.

Осветительный модуль 131 содержит источник света, например, одну или несколько галогенных ламп, один или несколько СИД и т.п., выполненных с возможностью освещения освещаемого объема перед транспортным средством. Осветительный модуль может быть соединен с возможностью связи с блоком 140 управления распределением для обеспечения возможности управления блоком управления распределением работой осветительного модуля. Детекторный модуль 130 содержит один или несколько детекторов и один или несколько оптических элементов, выполненных с возможностью приема обратно-рассеянного света по меньшей мере из части освещаемого объема и направления принятого света на один или несколько детекторов. Освещаемый объем, свет из которого принимает детекторный модуль для детектирования насекомых, именуется «объем 150 детектирования». Детекторный модуль 130 соединен с возможностью связи с блоком 140 управления распределением и направляет сигналы детектора, опционально обработанные сигналы детектора, в блок управления распределением. Блок управления распределением обрабатывает принятые сигналы детектора с возможностью детектирования насекомых в объеме детектирования. В зависимости от результатов детектирования насекомых, блок 140 управления распределением управляет работой распределяющего устройства с возможностью запуска распределения инсектицида распределяющим устройством в зависимости от результатов детектирования насекомых в объеме детектирования. В некоторых вариантах осуществления блок управления распределением может управлять распределяющим устройством таким образом, чтобы оно распределяло инсектицид тогда, когда распределяющее устройство достигнет места в объеме детектирования, в отношении которого было принято решение о распределении. В качестве альтернативы, датчик насекомых содержит процессор, выполненный с возможностью осуществления детектирования насекомых и направления информации о детектированной популяции насекомых в систему управления распределением.The lighting module 131 includes a light source, such as one or more halogen lamps, one or more LEDs, and the like, configured to illuminate an area to be illuminated in front of the vehicle. The lighting module may be communicatively connected to the distribution control unit 140 to enable the distribution control unit to control the operation of the lighting module. Detector module 130 includes one or more detectors and one or more optical elements configured to receive backscattered light from at least a portion of the illuminated volume and direct the received light to one or more detectors. The illuminated volume from which the insect detection detection unit receives light is referred to as the "detection volume 150". The detector module 130 is communicatively connected to the distribution control unit 140 and sends detector signals, optionally processed detector signals, to the distribution control unit. The distribution control unit processes the received signals of the detector with the possibility of detecting insects in the detection volume. Depending on the insect detection results, the distribution control unit 140 controls the operation of the dispenser so as to start the distribution of the insecticide by the dispenser depending on the insect detection results in the detection volume. In some embodiments, the distribution control unit may control the dispenser to distribute the insecticide when the dispenser reaches the location in the detection volume that was decided to distribute. Alternatively, the insect sensor comprises a processor configured to perform insect detection and send information about the detected insect population to a distribution control system.

Таким образом, по мере движения транспортного средства по пути движения, детекторный модуль принимает свет из объема детектирования перед транспортным средством, т.е. происходит движение объема детектирования по пути движения перед транспортным средством. Поэтому блок управления распределением может непрерывно (или по меньшей мере периодически) управлять распределяющим устройством для регулирования распределения инсектицида в зависимости от текущего (или наиболее позднего) результата детектирования насекомых перед транспортным средством. Следует понимать, что регулирование можно осуществлять с отсрочкой, учитывающей отставание движения распределяющего устройства от движения объема детектирования вдоль пути движения, а также время ожидания анализа сигналов детектора. В других вариантах осуществления управление распределяющим устройством может происходить после того, как транспортное средство уже прошло объем детектирования, на основе которого осуществляют управление. При этом авторы настоящего изобретения установили, что указанная отсрочка является приемлемой и обеспечивает возможность достаточно точной коррекции распределения инсектицидов.Thus, as the vehicle travels along the travel path, the detector module receives light from the detection volume in front of the vehicle, i.e. the detection volume moves along the path in front of the vehicle. Therefore, the distribution control unit may continuously (or at least periodically) control the dispenser to adjust the distribution of the insecticide depending on the current (or latest) insect detection result in front of the vehicle. It should be understood that the regulation can be carried out with a delay, taking into account the lag of the movement of the dispensing device from the movement of the detection volume along the movement path, as well as the waiting time for the analysis of the detector signals. In other embodiments, control of the dispenser may occur after the vehicle has already passed the detection volume on which the control is based. However, the inventors of the present invention have found that this delay is acceptable and allows a fairly accurate correction of the distribution of insecticides.

ФИГ. 2 схематически иллюстрирует работу аппарата для инсектицидного опрыскивания. В частности, ФИГ. 2 иллюстрирует критерии выбора размера и формы объема детектирования.FIG. 2 schematically illustrates the operation of an insecticidal spray apparatus. In particular, FIG. 2 illustrates the selection criteria for the size and shape of the detection volume.

ФИГ. 2 изображает датчик 120 насекомых и распределяющее устройство 110 транспортного средства на ФИГ. 1. Движение датчика насекомых и распределяющего устройства происходит по направлению 101 движения, причем датчик насекомых движется впереди распределяющего устройства. Датчик насекомых обращен вперед и отслеживает объем 150 детектирования, также движущееся по направлению 101 движения впереди детектора насекомых.FIG. 2 shows the insect sensor 120 and vehicle dispenser 110 of FIG. 1. The movement of the insect sensor and the spreader is in the direction of movement 101, with the insect sensor moving in front of the spreader. The insect sensor faces forward and monitors the detection volume 150 also moving in the direction of motion 101 in front of the insect detector.

На ФИГ. 2 объем детектирования изображен в виде коробчатого объема высотой Н, шириной W и глубиной D. При этом следует понимать, что форма объема детектирования может быть отлична от коробчатой. Предпочтительные варианты осуществления объема детектирования будут раскрыты ниже на примерах ФИГ. 8 и 9. В общем случае, форма и размер объема детектирования, а также его положение относительно транспортного средства, зависят от осветительного модуля и детекторного модуля датчика насекомых. В общем случае, объем детектирования можно определить как объем, из которого модуль детектирования получает сигналы датчика, по которым можно детектировать насекомых. Объем детектирования обычно образован областью перекрытия объема, освещаемого осветительным модулем, и объема, зависящего от поля обзора и глубины поля детекторного модуля.FIG. 2, the detection volume is shown as a box-shaped volume with a height H, a width W and a depth D. It should be understood that the shape of the detection volume may be different from the box-shaped one. Preferred embodiments of the detection volume will be disclosed below with reference to FIGS. 8 and 9. In general, the shape and size of the detection volume, as well as its position relative to the vehicle, depend on the lighting module and the insect sensor detection module. In general, the detection volume can be defined as the volume from which the detection module receives sensor signals from which insects can be detected. The detection volume is usually formed by the overlap of the volume illuminated by the illumination module and the volume dependent on the field of view and the depth of field of the detector module.

Детектирование насекомых можно осуществлять по сигналам, зарегистрированным за период t выборки. В общем случае, если датчик насекомых выполнен с возможностью движения относительно поверхности грунта, например, благодаря тому, что датчик насекомых смонтирован на движущемся транспортном средстве, происходит движение объема детектирования относительно поверхности грунта. Соответственно, если данные датчика указывают результат детектирования насекомых в объеме детектирования за период времени t, то данные датчика указывают результат детектирования насекомых в объеме, пересекаемом перемещающимся объемом детектирования за время t. Здесь и далее, объем, пересекаемый перемещающимся объемом детектирования за период t выборки, также именуется «объем выборки». Соответственно, данные датчика, указывающие результат детектирования насекомых в объеме детектирования, могут представлять собой оценку локальной популяции насекомых в объеме выборки над поверхностью грунта, при этом объем детектирования пересекает объем выборки во время движения объема детектирования относительно поверхности грунта за период t выборки. Например, если движение транспортного средства происходит с постоянной скоростью v по поверхности грунта, то общий объем выборки за период t выборки составляет Vвыборки = V0 + A*v*t, где V0 - объем детектирования (в приведенном выше примере V0 = H*w*D), а А - площадь поперечного сечения объема выборки в направлении движения (в приведенном выше примере А = W*H).Detection of insects can be carried out on the basis of the signals registered during the sampling period t. In general, if the insect sensor is movable relative to the ground surface, for example, due to the fact that the insect sensor is mounted on a moving vehicle, the detection volume moves relative to the ground surface. Accordingly, if the sensor data indicates the insect detection result in the detection volume in the time period t, then the sensor data indicates the insect detection result in the volume traversed by the moving detection volume in the time t. Hereinafter, the volume traversed by the moving detection volume in the sampling period t is also referred to as the "sample volume". Accordingly, the sensor data indicating the result of the detection of insects in the detection volume may be an estimate of the local population of insects in the sample volume above the ground surface, with the detection volume intersecting the sample volume during the movement of the detection volume relative to the ground surface over the sampling period t. For example, if a vehicle is moving at a constant speed v on the ground surface, then the total sample size for sample period t is V samples = V 0 + A*v*t, where V 0 is the detection volume (in the example above, V 0 = H*w*D), and A is the cross-sectional area of the sample volume in the direction of travel (in the example above, A = W*H).

Авторы настоящего изобретения установили, что для принятия решения о том, осуществлять ли инсектицидное опрыскивание или нет, предпочтительно выполнить локальную выборку по меньшей мере в объеме выборки величиной 1 м3 для получения результата, дающего представление о популяции насекомых.The inventors of the present invention have found that in order to decide whether or not to carry out an insecticidal spray, it is preferable to perform a local sampling of at least a 1 m 3 sampling volume to obtain a result indicative of the insect population.

Если скорость движения транспортного средства составляет 20 км/ч, расстояние от датчика насекомых до объема детектирования составляет 6 м, коробчатый объем детектирования имеет высоту Н = 1 м, ширину W = 1 м и глубину D = 0,6 м, объем детектирования составляет V0 = 0,6 м3, то для осуществления выборки в объеме выборки V = 1 м3 нужно время t = 0,1 секунды. При этом для получения более точных результатов детектирования может быть предпочтительно, чтобы размеры объема детектирования были больше. Соответственно, было установлено, что, с учетом типовых скоростей сельскохозяйственных транспортных средств, подходящими являются объемы детектирования размером по меньшей мере 0,2 м3, например, по меньшей мере 0,5 м3, например по меньшей мере 1 м3, например по меньшей мере 2 м3.If the vehicle speed is 20 km/h, the distance from the insect sensor to the detection volume is 6 m, the box-shaped detection volume has a height H = 1 m, a width W = 1 m, and a depth D = 0.6 m, the detection volume is V 0 = 0.6 m 3 , then for sampling in the sample volume V = 1 m 3 time t = 0.1 seconds is needed. At the same time, in order to obtain more accurate detection results, it may be preferable that the size of the detection volume be larger. Accordingly, it has been found that, given the typical speeds of agricultural vehicles, detection volumes of at least 0.2 m 3 , such as at least 0.5 m 3 , such as at least 1 m 3 , such as at least 2 m 3 .

Другой критерий относится к форме объема детектирования. Для достоверного детектирования и идентификации насекомого (например, для определения частоты взмахов крыльев насекомого), предпочтительно, чтобы оно пребывало в объеме детектирования в течение по меньшей мере 0,1 секунды. Для того, чтобы насекомые пребывали в объеме детектирования как можно дольше независимо от направления движения насекомого (и независимо от движения объема детектирования по направлению движения), желательно, чтобы линейные размеры объема детектирования были сопоставимыми по всем направлениям. При этом, на практике было установлено, что подходящие отношения наибольшего размера объема детектирования к наименьшему размеру объема детектирования составляют не более 10:1, предпочтительно не более 5:1, предпочтительно не более 3:1, более предпочтительно не более 2:1.Another criterion relates to the shape of the detection volume. For reliable detection and identification of an insect (for example, to determine the frequency of the insect's wingbeats), it is preferable that it stays in the detection volume for at least 0.1 second. In order for insects to stay in the detection volume for as long as possible, regardless of the direction of insect movement (and regardless of the movement of the detection volume in the direction of movement), it is desirable that the linear dimensions of the detection volume be comparable in all directions. However, it has been found in practice that suitable ratios of the largest detection volume size to the smallest detection volume size are no more than 10:1, preferably no more than 5:1, preferably no more than 3:1, more preferably no more than 2:1.

Еще один критерий относится к положению объема 150 детектирования относительно транспортного средства и относительно земли. В некоторых вариантах осуществления может быть выбран объем детектирования, расположенный на достаточном удалении перед транспортным средством для обеспечения возможности осуществления блоком управления распределением (или иным процессором) обработки данных, необходимой для получения результата детектирования, в пределах времени, в течение которого распределяющее устройство проходит расстояние между распределяющим устройством и объемом детектирования. При этом желательно, чтобы объем детектирования был расположен достаточно близко к транспортному средству для того, чтобы результат детектирования популяции насекомых гарантированно точно указывал популяцию насекомых в каком-либо месте на момент, когда распределяющее устройство прибудет в это место. Если объем детектирования будет слишком удален от распределяющего устройства, может произойти значительное изменение популяции насекомых к моменту, когда распределяющее устройство пройдет расстояние от распределяющего устройства до объема детектирования.Another criterion relates to the position of the detection volume 150 relative to the vehicle and relative to the ground. In some embodiments, a detection volume may be selected that is located at a sufficient distance in front of the vehicle to allow the distribution control unit (or other processor) to perform the data processing necessary to obtain a detection result within the time during which the distribution device travels the distance between distribution device and detection volume. In this case, it is desirable that the detection volume be located close enough to the vehicle so that the result of the detection of the insect population is guaranteed to accurately indicate the population of insects in any place at the moment when the dispensing device arrives at that place. If the detection volume is too far away from the dispenser, a significant change in the insect population may occur by the time the dispenser has traveled the distance from the dispenser to the detection volume.

Предпочтительное вертикальное расстояние, на которое объем детектирования приподнят над поверхностью грунта, и/или высота объема детектирования может зависеть от типа посевов/растительности и типа подлежащих детектированию насекомых. Для находящихся в воздухе насекомых и оптических датчиков насекомых, объем детектирования предпочтительно расположен над плоскостью отсчета, наиболее предпочтительно - непосредственно над ней. Плоскость отсчета может быть образована, например, растительным покровом участка земли или иной горизонтальной плоскостью, отстоящей от поверхности грунта на вертикальное расстояние.The preferred vertical distance by which the detection volume is elevated above the ground surface and/or the height of the detection volume may depend on the type of crop/vegetation and the type of insects to be detected. For airborne insects and optical insect sensors, the detection volume is preferably located above the reference plane, most preferably directly above it. The reference plane can be formed, for example, by the vegetation cover of a piece of land or by another horizontal plane spaced vertically from the ground surface.

Далее будут раскрыты варианты осуществления датчика насекомых, который может быть смонтирован на сельскохозяйственном транспортном средстве, например, том, о котором шла речь в примере на ФИГ. 1, или может быть размещен иным образом, например, неподвижно или с возможностью перемещения.Next, embodiments of an insect sensor that can be mounted on an agricultural vehicle, such as the one discussed in the example of FIG. 1, or may be otherwise placed, such as fixed or movable.

ФИГ. 3 схематически иллюстрирует вариант осуществления датчика насекомых. Датчик насекомых содержит обращенный вперед модуль 130 детектирования и осветительный модуль 131. В данном примере осветительный модуль сформирован в виде двух продолговатых матриц СИД. Каждая из матриц проходит в боковом направлении от каждой стороны детекторного модуля. Матрицы создают освещаемый объем 151, освещаемый обеими матрицами. Детекторный модуль содержит систему формирования изображений, выполненную с возможностью проецирования плоскости 152 объекта внутри освещаемого объема по меньшей мере на одну плоскость изображения детекторного модуля. Поле обзора системы формирования изображений и глубину поля 153 системы формирования изображений настраивают с возможностью проецирования системой формирования изображений по меньшей мере части освещаемого объема на плоскость изображения детекторного модуля. Часть освещаемого объема, проецируемая системой формирования изображений с возможностью ее детектирования одним или несколькими детекторами детекторного модуля и использования для детектирования насекомых, образует объем 150 детектирования.FIG. 3 schematically illustrates an embodiment of an insect sensor. The insect sensor includes a forward-facing detection module 130 and an illumination module 131. In this example, the illumination module is formed by two oblong arrays of LEDs. Each of the arrays extends laterally from each side of the detector module. The matrices create an illuminated volume 151 illuminated by both matrices. The detector module includes an imaging system configured to project an object plane 152 within the illuminated volume onto at least one image plane of the detector module. The field of view of the imaging system and the depth of field 153 of the imaging system are adjusted so that the imaging system projects at least a portion of the illuminated volume onto the image plane of the detector module. The portion of the illuminated volume projected by the imaging system to be detected by one or more detectors of the detector module and used for insect detection forms the detection volume 150 .

Например, детекторный модуль может включать в себя датчик изображения, например, датчик на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) или комплементарной структуры «металл - оксид - проводник» (КМОП), для обеспечения возможности формирования изображений насекомых в освещаемом объеме. Было установлено, что формирование изображений насекомых в объеме детектирования позволяет идентифицировать насекомых по траекториям насекомых, движущихся в объеме детектирования, т.е. в пределах глубины поля системы формирования изображений. Это позволяет детектировать и идентифицировать даже тех насекомых, которых трудно или невозможно детектировать и идентифицировать по частотам взмахов крыльев. Примером такого насекомого служит прыгающая рапсовая блошка.For example, the detector module may include an image sensor, such as a charge-coupled device (CCD) or complementary metal-oxide-conductor (CMOS) sensor, to enable imaging of insects in the illuminated volume. It was found that the formation of images of insects in the detection volume makes it possible to identify insects by the trajectories of insects moving in the detection volume, i.e. within the depth of field of the imaging system. This makes it possible to detect and identify even those insects that are difficult or impossible to detect and identify by wing beat frequencies. An example of such an insect is the jumping rapeseed flea.

Например, система формирования изображений на основе линзы съемочной камеры с фокусным расстоянием f = 24 мм и диафрагменным числом f/2,8 и ¾-дюймового датчика изображения, выполненная с возможностью фокусирования на плоскость объекта на расстоянии 2 м от линзы, имеет поле обзора приблизительно 1,7 м × 1,7 м и глубину поля приблизительно 1,3 м, в результате чего возникает объем детектирования приблизительно 3,7 м3.For example, an imaging system based on a camera lens with a focal length of f = 24 mm and an aperture of f/2.8 and a ¾-inch image sensor, configured to focus on an object plane at a distance of 2 m from the lens, has a field of view of approximately 1.7 m×1.7 m and a depth of field of approximately 1.3 m, resulting in a detection volume of approximately 3.7 m 3 .

Следует понимать, что возможно использование иных систем формирования изображений. Также возможно использование дополнительных и альтернативных детекторов.It should be understood that other imaging systems may be used. It is also possible to use additional and alternative detectors.

Также следует понимать, что осветительный модуль может быть размещен иным образом относительно детекторного модуля и/или может включать в себя источники света другого типа и/или в другом количестве.It should also be understood that the illumination module may be positioned differently relative to the detector module and/or may include different types and/or numbers of light sources.

В общем случае, для того, чтобы количество обратно-рассеянного света от насекомых внутри объема детектирования было максимальным, осветительный модуль может предпочтительно примыкать к детекторному модулю или иным образом быть расположен вблизи него так, чтобы угол, образуемый между собой направлением освещения и направлением наблюдения, был относительно малым, например менее 30°, например менее 20°. В некоторых вариантах осуществления осветительный модуль выполнен с возможностью испускания пучка света в направлении освещения, при этом детекторный модуль образует направление наблюдения, например, в виде оптической оси детекторного модуля, причем направление освещения и направление наблюдения образуют между собой угол, при этом угол составляет от 1° до 30°, например, от 5° до 20°.In general, in order to maximize the amount of backscattered light from insects within the detection volume, the lighting module may preferably be adjacent to or otherwise be located near the detection module so that the angle between the illumination direction and the viewing direction is was relatively small, eg less than 30°, eg less than 20°. In some embodiments, the implementation of the lighting module is configured to emit a beam of light in the direction of illumination, while the detector module forms the direction of observation, for example, in the form of an optical axis of the detector module, and the direction of illumination and the direction of observation form an angle between them, while the angle is from 1 ° to 30°, e.g. 5° to 20°.

ФИГ. 4 схематически иллюстрирует пример детекторного модуля датчика насекомых. Детекторный модуль содержит датчик 411 изображения и две матрицы 405 и 409 фотодиодов, соответственно. Датчик 411 изображения регистрирует изображение объема 150 детектирования, как раскрыто выше. Для этого детекторный модуль содержит линзы 401, 403 и 410 для проецирования плоскости объекта в объеме детектирования на подходящей глубине поля на датчик изображения. В частности, линза 401 проецирует плоскость объекта на виртуальную плоскость 420 изображения. Линза 403 коллимирует свет от виртуальной плоскости изображения, а линза 410 фокусирует коллимированный свет на датчик изображения. Расщепитель 404 пучка направляет часть коллимированного света к другой линзе, фокусирующей свет на матрицу 405 фотодиодов.FIG. 4 schematically illustrates an example of an insect sensor detector module. The detector module includes an image sensor 411 and two photodiode arrays 405 and 409, respectively. The image sensor 411 registers an image of the detection volume 150 as discussed above. To this end, the detector module includes lenses 401, 403 and 410 for projecting the object plane in the detection volume at a suitable depth of field onto the image sensor. In particular, the lens 401 projects the plane of the object onto the virtual plane 420 of the image. Lens 403 collimates light from the virtual image plane, and lens 410 focuses collimated light onto an image sensor. The beam splitter 404 directs part of the collimated light to another lens, which focuses the light onto the photodiode array 405.

Аналогичным образом, расщепитель 407 пучка направляет другую часть коллимированного света на линзу 408, фокусирующую свет на матрицу 409 фотодиодов. Расщепитель 404 пучка выполнен с возможностью выборочного направления света с первой длиной волны, например, 970 нм, на матрицу 405 фотодиодов, а расщепитель 407 пучка выполнен с возможностью выборочного направления света со второй, другой, длиной волны, например, 808 нм, на матрицу 409 фотодиодов.Similarly, the beam splitter 407 directs the other portion of the collimated light onto a lens 408 focusing the light onto the photodiode array 409. Beam splitter 404 is configured to selectively direct light of a first wavelength, such as 970 nm, to photodiode array 405, and beam splitter 407 is configured to selectively direct light of a second, different wavelength, such as 808 nm, to array 409. photodiodes.

Таким образом, фотодиоды каждой из матриц детектируют, с временным разрешением, обратно-рассеянный свет из соответствующих частей объема детектирования. В качестве альтернативы, вместо матриц фотодиодов возможно использование отдельных фотодиодов или датчиков изображения.Thus, the photodiodes of each of the arrays detect, with time resolution, backscattered light from the respective portions of the detection volume. Alternatively, separate photodiodes or image sensors may be used instead of photodiode arrays.

По полученным таким образом сигналам система может детектировать насекомых в соответствующих частях модуля детектирования по детектированной частоте взмахов крыльев, степени блеска и/или степени меланизации, например, как раскрыто в WO 2018/182440.From the signals thus obtained, the system can detect insects in the respective parts of the detection module by the detected wing beat frequency, gloss degree and/or melanization degree, for example as disclosed in WO 2018/182440.

Аналогичным образом, на основе изображений, зарегистрированных датчиком 411 изображения, система может определять дополнительные или альтернативные признаки, по которым можно определять присутствие насекомых и, опционально, идентифицировать их. Для этого способ может предусматривать использование подходящих методов машинного зрения, например, распознавания объекта и/или детектирования и распознавания траекторий движений насекомых, например, как раскрыто в также находящейся на рассмотрении международной патентной заявке № РСТ/ЕР 2019/073119.Similarly, based on the images captured by the image sensor 411, the system can determine additional or alternative features that can determine the presence of insects and, optionally, identify them. To do this, the method may involve the use of suitable machine vision techniques, for example, object recognition and/or detection and recognition of insect movement trajectories, for example, as disclosed in the also pending International Patent Application No. PCT/EP 2019/073119.

В частности, было установлено, что комбинирование различных сигналов детектирования и, следовательно, различных типов признаков, обеспечивает возможность достоверного детектирования насекомых, в том числе - насекомых, которых трудно детектировать, например, только по частоте взмахов крыльев.In particular, it has been found that the combination of different detection signals, and hence different types of features, allows reliable detection of insects, including insects that are difficult to detect, for example, only by the frequency of wing beats.

При этом следует понимать, что другие варианты осуществления детекторных модулей могут включать в себя только один из вышеуказанных детекторов или только некоторые из них, например, только датчик изображения, или только датчик изображения в комбинации с единственным фотодиодом или матрицей фотодиодов, или только комбинацию двух фотодиодов или матриц фотодиодов. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления фотодиоды или матрицы фотодиодов могут быть выполнены с возможностью выборочного детектирования света с альтернативными или дополнительными длинами волн.It should be understood that other embodiments of the detector modules may include only one of the above detectors or only some of them, for example, only an image sensor, or only an image sensor in combination with a single photodiode or an array of photodiodes, or only a combination of two photodiodes. or arrays of photodiodes. Furthermore, in alternative embodiments, the photodiodes or photodiode arrays can be configured to selectively detect light at alternative or additional wavelengths.

Кроме того, несмотря на то, что в варианте осуществления на ФИГ. 4 использована комбинированная оптическая система с возможностью направления света на несколько чувствительных элементов, альтернативные детекторные модули могут содержать отдельные детекторы с собственной оптической системой каждый, например, как проиллюстрировано ниже на ФИГ. 5.In addition, although in the embodiment of FIG. 4 uses a combined optical system with the possibility of directing light to several sensing elements, alternative detector modules may contain separate detectors with their own optical system each, for example, as illustrated below in FIG. 5.

ФИГ. 5 схематически иллюстрирует другой пример детекторного модуля датчика насекомых. В частности, ФИГ. 5 иллюстрирует детекторный модуль, содержащий три детектора 130А-С, соответственно, каждый из которых принимает свет из одного и того же объема детектирования, освещаемого одним и тем же осветительным модулем (не показан). В других альтернативных вариантах осуществления детекторы выполнены с возможностью приема света из разных объемов детектирования, которые может освещать один и тот же осветительный модуль или соответствующие осветительные модули. Каждый из детекторов 130А-С включает в себя собственную оптическую систему, например, собственные линзы и т.п.FIG. 5 schematically illustrates another example of an insect sensor detector module. In particular, FIG. 5 illustrates a detector module comprising three detectors 130A-C, respectively, each receiving light from the same detection volume illuminated by the same illumination module (not shown). In other alternative embodiments, the detectors are configured to receive light from different detection volumes that may be illuminated by the same illumination module or respective illumination modules. Each of the detectors 130A-C includes its own optical system such as its own lenses and the like.

В данном примере детекторный модуль содержит детектор 130А для детектирования света с первой длиной волны и, опционально, в первом состоянии поляризации. Для этого детектор 130А может содержать подходящий полосно-пропускающий фильтр, например, фильтр, выборочно пропускающий свет с длиной волны 808 нм к чувствительному элементу детектора, например, фотодиоду или матрице фотодиодов. Детектор 130А может также содержать поляризационный фильтр.In this example, the detector module includes a detector 130A for detecting light at a first wavelength and optionally in a first polarization state. To this end, detector 130A may include a suitable bandpass filter, such as a filter that selectively transmits 808 nm light to a detector sensing element, such as a photodiode or photodiode array. Detector 130A may also include a polarizing filter.

Детектор 130В включает в себя цифровую съемочную камеру, например, раскрытую на примере ФИГ. 3 или 4.Detector 130B includes a digital camera, such as that disclosed in FIG. 3 or 4.

Детектор 130С выполнен с возможностью детектирования света со второй длиной волны (отличной от первой длины волны и отстоящей от нее) и, опционально, во втором состоянии поляризации. Для этого детектор 130С может содержать подходящий полосно-пропускающий фильтр, например, фильтр, выборочно пропускающий свет с длиной волны 970 нм к чувствительному элементу детектора, например, фотодиоду или матрице фотодиодов. Детектор 130С может также содержать поляризационный фильтр.Detector 130C is configured to detect light at a second wavelength (different from and spaced from the first wavelength) and optionally in a second polarization state. To this end, detector 130C may include a suitable bandpass filter, such as a filter that selectively transmits 970 nm light to a detector sensing element, such as a photodiode or photodiode array. Detector 130C may also include a polarizing filter.

Следует понимать, что альтернативные датчики насекомых могут содержать дополнительные или альтернативные детекторы, например, менее трех или более трех детекторов.It should be understood that alternative insect sensors may include additional or alternative detectors, such as less than three or more than three detectors.

ФИГ. 6 схематически иллюстрирует другой вариант осуществления датчика насекомых. Датчик насекомых, обозначенный общим номером позиции 120, содержит обрабатывающий блок 140, детекторный модуль 130 и осветительный модуль 131, при этом все они размещены в пределах кожуха 110. В данном примере осветительный модуль и детекторный модуль соосны друг другу по вертикали, при этом осветительный модуль размещен под детекторным модулем. При этом возможны и другие компоновки.FIG. 6 schematically illustrates another embodiment of an insect sensor. The insect sensor, collectively referenced as 120, includes a processing unit 140, a detector module 130, and a lighting module 131, all of which are located within housing 110. In this example, the lighting module and detector module are vertically aligned with each other, with the lighting module placed under the detector module. However, other arrangements are also possible.

Осветительный модуль содержит матрицу 161 светоизлучающих диодов (СИД) и соответствующую матрицу линз 161 для направления света от соответствующих СИД в виде расходящегося пучка 163 света в направлении 164 освещения. Матрица светоизлучающих диодов может содержать первый набор диодов, выполненных с возможностью выборочного испускания света в первом диапазоне длин волн, например 810 нм +/-25 нм. Матрица светоизлучающих диодов может также содержать второй набор диодов, выполненных с возможностью выборочного испускания света во втором диапазоне длин волн, отличном от первого диапазона длин волн, в частности отстоящего от первого диапазона длин волн, например 980 нм +/-25 нм. В других вариантах осуществления матрица светоизлучающих диодов может включать в себя СИД альтернативных или дополнительных типов. Например, в некоторых вариантах осуществления СИД могут быть выполнены с возможностью испускания света в широком диапазоне длин волн видимой области, ближней инфракрасной области и/или инфракрасной области.The lighting module includes an array 161 of light emitting diodes (LEDs) and a corresponding array of lenses 161 for directing light from the respective LEDs in the form of a divergent beam 163 of light in the illumination direction 164 . The light emitting diode array may comprise a first set of diodes configured to selectively emit light in a first wavelength range, such as 810 nm +/-25 nm. The light emitting diode array may also comprise a second set of diodes configured to selectively emit light in a second wavelength range different from the first wavelength range, in particular spaced from the first wavelength range, such as 980 nm +/-25 nm. In other embodiments, the light emitting diode array may include alternative or additional types of LEDs. For example, in some embodiments, LEDs may be configured to emit light in a wide range of visible, near infrared, and/or infrared wavelengths.

Детекторный модуль 130 содержит оптическую систему 132 в виде линзы Френеля. Возможно использование альтернативной системы линз. Детекторный модуль 130 включает в себя светочувствительный элемент 133, например, один или несколько фотодиодов, например, матрицу фотодиодов, датчик изображения на основе ПЗС или КМОП, при этом оптическая система направляет свет из объема детектирования на светочувствительный элемент. В некоторых вариантах осуществления оптическая система проецирует плоскость 152 объекта внутри освещаемого объема на светочувствительный элемент. Поле обзора оптической системы и глубина поля оптической системы настроены так, чтобы оптическая система направляла свет из части освещаемого осветительным модулем объема на светочувствительный элемент. Часть освещаемого объема, из которой оптическая система принимает свет с возможностью его детектирования светочувствительным элементом и использования для детектирования насекомых, образует объем 150 детектирования. Оптическая система 132 образует оптическую ось 134, пересекающую направление 164 освещения под малым углом, например, 10°.The detector module 130 includes an optical system 132 in the form of a Fresnel lens. It is possible to use an alternative lens system. The detection module 130 includes a photosensitive element 133, for example, one or more photodiodes, for example, a photodiode array, a CCD or CMOS image sensor, and the optical system directs light from the detection volume to the photosensitive element. In some embodiments, the implementation of the optical system projects the plane 152 of the object inside the illuminated volume onto the photosensitive element. The field of view of the optical system and the depth of field of the optical system are set so that the optical system directs light from a part of the volume illuminated by the lighting module to the photosensitive element. The part of the illuminated volume from which the optical system receives light with the possibility of detecting it by the photosensitive element and using it for detecting insects forms the detection volume 150 . The optical system 132 defines an optical axis 134 intersecting the illumination direction 164 at a small angle, such as 10°.

Например, если оптическая система, выполненная на основе линзы съемочной камеры с фокусным расстоянием f = 24 мм и диафрагменным числом f/2,8 и светочувствительного элемента, включает в себя ¾-дюймовый датчик изображения, детекторный модуль может быть выполнен с возможностью фокусирования на плоскости объекта на расстоянии 2 м от линзы, что соответствует полю обзора приблизительно 1,7 м × 1,7 м и глубине поля приблизительно 1,3 м, в результате чего возникает объем детектирования приблизительно 3,7 м3.For example, if an optical system based on a camera lens with a focal length of f = 24 mm and an f / 2.8 aperture and a photosensitive element includes a ¾-inch image sensor, the detector module can be configured to focus on a plane object at a distance of 2 m from the lens, which corresponds to a field of view of approximately 1.7 m×1.7 m and a depth of field of approximately 1.3 m, resulting in a detection volume of approximately 3.7 m 3 .

Детекторный модуль 130 соединен с возможностью связи с обрабатывающим блоком 140 и направляет полученное светочувствительным элементом излучение в обрабатывающий блок. Обрабатывающий блок 140 может включать в себя соответствующим образом запрограммированный компьютер или иное подходящее обрабатывающее устройство или систему. Обрабатывающий блок принимает сигнал датчика, например, изображение или поток изображений, и/или один или несколько временных рядов сигналов датчика от соответствующего одного или нескольких фотодиодов и, опционально, дополнительно принимает сигналы детекторов от детекторного модуля и обрабатывает принятые сигналы датчика с возможностью детектирования и идентификации насекомых в объеме детектирования, и выдает данные датчика, указывающие оценку популяции насекомых.The detector module 130 is communicatively connected to the processing unit 140 and directs the radiation received by the photosensitive element to the processing unit. Processing unit 140 may include an appropriately programmed computer or other suitable processing device or system. The processing unit receives a sensor signal, for example, an image or an image stream, and/or one or more time series of sensor signals from the corresponding one or more photodiodes and, optionally, additionally receives detector signals from the detector module and processes the received sensor signals with the possibility of detection and identification insects in the detection volume, and outputs sensor data indicating an estimate of the insect population.

ФИГ. 7 схематически иллюстрирует пример сигнала датчика от детекторного модуля по раскрытому в настоящем документе варианту осуществления датчика насекомых, например, датчика насекомых, раскрытого на примере любой из предыдущих фигур. В данном примере сигнал датчика от детекторного модуля включает в себя соответствующий временной ряд детектированных интенсивностей света в двух узких диапазонах длин волн, например, зарегистрированных соответствующими фотодиодами, снабженными соответствующими полосно-пропускающими фильтрами. В некоторых вариантах осуществления возможно объединение или какое-либо иное комбинирование сигналов от нескольких фотодиодов, датчика изображения и/или т.п.FIG. 7 schematically illustrates an example of a sensor signal from the detector module of the insect sensor embodiment disclosed herein, such as the insect sensor disclosed in any of the previous figures. In this example, the sensor signal from the detector module includes a corresponding time series of detected light intensities in two narrow wavelength ranges, for example, recorded by appropriate photodiodes provided with appropriate band pass filters. In some embodiments, it is possible to combine or otherwise combine signals from multiple photodiodes, an image sensor, and/or the like.

В данном примере временной ряд 701 соответствует детектированному свету с длиной волны 808 нм, а временной ряд 702 соответствует детектированному свету с длиной волны 975 нм. При этом в других вариантах осуществления возможно использование других длин волн, и/или более двух длин волн или диапазонов длин волн.In this example, time series 701 corresponds to detected light at 808 nm and time series 702 corresponds to detected light at 975 nm. However, in other embodiments, it is possible to use other wavelengths, and/or more than two wavelengths or wavelength ranges.

Обрабатывающий блок датчика насекомых может обрабатывать указанный временной ряд для детектирования присутствия насекомого в объеме детектирования и, опционально, определения типа детектированного насекомого. В качестве альтернативы, некоторые или все операции обработки сигналов и данных может выполнять система обработки данных за пределами датчика изображения.The insect sensor processing unit may process said time series to detect the presence of an insect in the detection volume and optionally determine the type of insect detected. Alternatively, some or all of the signal and data processing may be performed by a data processing system outside of the image sensor.

В данном примере способ, реализуемый обрабатывающим блоком и/или внешней системой обработки данных, позволяет детектировать присутствие детектируемого излучения сверх заданного предела и/или определять основную гармонику детектированного частотного отклика с возможностью детектирования присутствия насекомого.In this example, the method implemented by the processing unit and/or an external data processing system allows detecting the presence of detected radiation in excess of a predetermined limit and/or determining the fundamental harmonic of the detected frequency response with the possibility of detecting the presence of an insect.

В качестве альтернативы или дополнения, указанный способ позволяет вычислять один или несколько признаков, по которым можно определять тип насекомого. В число примеров этих признаков входят основная частота взмахов крыльев (ЧВК, англ. wing beat frequency (WBF)), отношение длины тела к длине крыла (ОТК, англ. body-wing ratio (BWR)) и степень меланизации (МЕЛ, англ. melanisation (MEL)).Alternatively or in addition, this method allows one or more features to be calculated from which the type of insect can be determined. Examples of these traits include fundamental wing beat frequency (WBF), body-wing ratio (BWR), and melanization degree (BWR). melanization (MEL)).

Например, способ позволяет вычислить основную частоту взмахов крыльев (ЧВК) по определенной, как указано выше, основной гармонике частотного отклика детектированного события детектирования. Способ позволяет вычислить отношение длины тела к длине крыла в виде среднего отношения сигнала крыла к сигналу тела. Сигнал тела можно определить как базовый сигнал 711 события детектирования, представляющий рассеяние от насекомого со сложенными крыльями, а сигнал крыла можно определить как уровни 712 сигнала у пиков при рассеянии.For example, the method makes it possible to calculate the fundamental wing beat frequency (PFF) from the fundamental harmonic of the frequency response of the detected detection event as determined above. The method makes it possible to calculate the ratio of the body length to the wing length in the form of an average ratio of the wing signal to the body signal. The body signal can be defined as the baseline detection event signal 711 representing the scattering from the insect with folded wings, and the wing signal can be defined as signal levels 712 at the scattering peaks.

Степень меланизации можно определить как среднее соотношение сил сигналов двух регистрируемых каналов во время события детектирования.The degree of melanization can be defined as the average ratio of the signal strengths of the two recorded channels during the detection event.

Способ позволяет определить, по одному или нескольким из вышеуказанных признаков, опционально в комбинации с другими параметрами, тип насекомого, например, вид насекомых. Определение можно осуществлять на основе подходящих таблиц соответствий, классификационной модели, например, модели машинного обучения, или т.п.The method makes it possible to determine, from one or more of the above features, optionally in combination with other parameters, the type of insect, for example the type of insect. The determination may be based on suitable lookup tables, a classification model such as a machine learning model, or the like.

В число других примеров параметров, которые позволяют детектировать раскрытые в настоящем документе варианты осуществления датчика насекомых, пригодных для детектирования и/или классификации летающих или прыгающих насекомых, входят траектории движения насекомых, детектированных в объеме детектирования, например, как раскрыто в также находящейся на рассмотрении международной патентной заявке № РСТ/ЕР 2019/073119, содержание которой во всей полноте включено в настоящую заявку посредством ссылки.Other examples of parameters that allow the detection of insect sensor embodiments disclosed herein suitable for detecting and/or classifying flying or jumping insects include the motion trajectories of insects detected in the detection volume, for example, as disclosed in the also pending International Patent Application No. PCT/EP 2019/073119, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

В общем случае, в раскрытых в настоящем документе вариантах осуществления датчика насекомых объем детектирования является достаточно большим для того, чтобы детекторный модуль мог зафиксировать число насекомых, дающее представление о плотности популяции на участке, например, на участке, подлежащем пестицидной обработке. При этом объем детектирования достаточно мал для того, чтобы его можно было равномерно осветить для обеспечения высокой силы сигнала на датчике изображения.In general, in the insect sensor embodiments disclosed herein, the detection volume is large enough for the detection module to capture a number of insects indicative of population density in an area, such as an area to be treated with pesticides. However, the detection volume is small enough to be uniformly illuminated to provide a high signal strength to the image sensor.

Кроме того, периоды наблюдения в раскрытых в настоящем документе вариантах осуществления аппарата являются краткими, например, для того, чтобы обеспечить вводные данные, на основании которых может совершать действия система управления пестицидного опрыскивателя, движущегося по подлежащему обработке участку.In addition, the observation periods in the apparatus embodiments disclosed herein are short, for example, in order to provide input on which the control system of a pesticide sprayer moving across the area to be treated can act.

При этом периоды наблюдения в раскрытых в настоящем документе вариантах осуществления аппарата являются достаточно длительными для достоверной классификации летающих насекомых.In this case, the periods of observation in the embodiments of the apparatus disclosed herein are long enough to reliably classify flying insects.

ФИГ. 8 и 9 иллюстрируют примеры объемов детектирования. ФИГ. 8 схематически изображает пример усеченно-конического объема детектирования, возникающего в результате испускания осветительным модулем расходящегося пучка света в целом круглого поперечного сечения. ФИГ. 9 схематически иллюстрирует пример усеченно-пирамидального объема детектирования.FIG. 8 and 9 illustrate examples of detection volumes. FIG. 8 schematically depicts an example of a truncated-conical detection volume resulting from the emission of a divergent light beam of a generally circular cross-section by the illumination module. FIG. 9 schematically illustrates an example of a frusto-pyramidal detection volume.

Для принятия решения об опрыскивании предпочтительно, чтобы зарегистрированная активность насекомых позволяла получить представление о рассматриваемом участке. Для этого нужны достаточно высокие статистические значения подсчета. Авторы настоящего изобретения установили, что наблюдение по меньшей мере 10, предпочтительно по меньшей мере 50, более предпочтительно по меньшей мере 100 насекомых позволяет в достаточной степени получить представление об активности насекомых.In order to make a decision to spray, it is preferable that the recorded insect activity should give an idea of the area under consideration. This requires sufficiently high statistical values of the count. The inventors of the present invention have found that observing at least 10, preferably at least 50, more preferably at least 100 insects provides a reasonable indication of insect activity.

Авторы настоящего изобретения также установили, что типовые значения активности насекомых, наблюдаемых на соответствующих земельных участках, лежат в диапазоне от 0,2 до 2 насекомых в секунду на м3. В случае монтажа на движущемся транспортном средстве, происходит движение объема V детектирования вперед со скоростью v движения транспортного средства. Например, если объем детектирования датчика составляет порядка 3 м3, а активность насекомых составляет 1 насекомое на м3, потребуется 33 секунды, чтобы получить значение подсчета 100 насекомых. Если скорость движения транспортного средства составляет 20 км/ч, то за это время транспортное средство продвинется вперед приблизительно на 110 м. С учетом типовых длин штанг опрыскивателей и того, что размеры подлежащих обработке участков обычно могут превышать несколько десятков гектар, детектирование можно осуществлять с разрешением, достаточным для принятия решений об опрыскивании с учетом локальных особенностей соответствующих частей подлежащего обработке участка земли.The inventors of the present invention have also found that the typical values of insect activity observed on the respective land plots range from 0.2 to 2 insects per second per m 3 . In the case of mounting on a moving vehicle, the detection volume V moves forward at the speed v of the vehicle. For example, if the detection volume of the sensor is on the order of 3 m 3 and the insect activity is 1 insect per m 3 , it will take 33 seconds to get a count value of 100 insects. If the vehicle speed is 20 km/h, during this time the vehicle will advance approximately 110 m. Considering typical sprayer boom lengths and the fact that the areas to be treated can typically exceed several tens of hectares, detection can be performed with a resolution of , sufficient to make decisions on spraying, taking into account the local features of the relevant parts of the land to be treated.

В некоторых из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления датчика насекомых регистрируют один или несколько временных рядов рассеяния света одним или несколькими насекомыми в полете с одной или несколькими длинами волн указанного света. По зарегистрированному временному ряду можно вычислить частоту взмахов крыльев и/или отношение рассеяний от тела и крыльев соответственно. При этом для получения достоверного и точного результата детектирования желательно, чтобы зарегистрированный временной ряд был достаточно длинным для совершения множества взмахов крыльев. Частота взмахов крыльев насекомых в полете составляет от приблизительно 100 Гц до приблизительно 1000 Гц. Для получения более 10 взмахов крыльев желательно, чтобы в худшем случае насекомое пребывало в объеме детектирования предпочтительно более 100 миллисекунд. Аналогичным образом, чтобы облегчить детектирование по зарегистрированным траекториям полета, периоды наблюдения должны быть достаточно длительными для регистрации траекторий достаточной длины.In some of the insect sensor embodiments disclosed herein, one or more time series of light scattering by one or more insects in flight is recorded with one or more wavelengths of said light. Based on the recorded time series, it is possible to calculate the frequency of wing beats and/or the ratio of scattering from the body and wings, respectively. At the same time, in order to obtain a reliable and accurate detection result, it is desirable that the recorded time series be long enough to make many wing beats. The wing beat frequency of insects in flight ranges from about 100 Hz to about 1000 Hz. To obtain more than 10 wing beats, it is desirable that in the worst case the insect stays in the detection volume, preferably more than 100 milliseconds. Similarly, to facilitate detection from recorded flight paths, observation periods should be long enough to record paths of sufficient length.

Таким образом, в раскрытых в настоящем документе вариантах осуществления датчика насекомых используют объем детектирования, чья форма и размер обеспечивают достаточно длительные периоды наблюдения, даже если происходит движение датчика по участку земли.Thus, the insect sensor embodiments disclosed herein use a detection volume whose shape and size allows sufficiently long observation periods even if the sensor is moving across a piece of land.

Скорость движения обычного сельскохозяйственного транспортного средства по участку земли может составлять, например, 20 км/ч или около того. С такой скоростью, за 100 миллисекунд перемещение вперед транспортного средства и, следовательно, объема детектирования составит 0,55 м. Поэтому желательно, чтобы величина объема детектирования по направлению движения транспортного средства предпочтительно была больше 1 м, например больше 2 м, например больше 5 м, чтобы гарантировать высокую вероятность достаточно длительного пребывания насекомых внутри перемещающегося объема детектирования.The speed of a conventional agricultural vehicle on a piece of land may be, for example, 20 km/h or so. At this speed, in 100 milliseconds, the forward movement of the vehicle and therefore the detection volume will be 0.55 m. Therefore, it is desirable that the amount of detection in the direction of travel of the vehicle is preferably greater than 1 m, such as greater than 2 m, such as greater than 5 m. to guarantee a high probability of the insects staying long enough inside the moving detection volume.

Например, длина объема детектирования по направлению движения может быть менее 100 м, например менее 50 м, например менее 20 м.For example, the length of the detection volume in the direction of travel may be less than 100 m, such as less than 50 m, such as less than 20 m.

Кроме того, как сказано выше, предпочтительно, чтобы величина объема детектирования была не меньше приблизительно 1 м3, например больше 1 м3. Для создания такого объема детектирования посредством небольшого и экономичного датчика изображения, предпочтительно, чтобы осветительный модуль был тщательно сконфигурирован.In addition, as mentioned above, it is preferable that the value of the detection volume was not less than about 1 m 3 , for example, more than 1 m 3 . In order to create such a detection volume with a small and economical image sensor, it is preferable that the illumination module be carefully configured.

Освещаемые объемы детектирования на Фиг. 8 и 9 образуют большие объемы детектирования вблизи датчика изображения, т.е. с возможностью осуществления репрезентативных и локальных измерений.The illuminated detection volumes in FIG. 8 and 9 form large detection volumes in the vicinity of the image sensor, i.e. with the possibility of representative and local measurements.

Объемы детектирования на ФИГ. 8 и 9 представляют собой область перекрытия освещаемого объема, освещаемого осветительным модулем датчика насекомых, и детектируемого объема, из которого детектор датчика насекомых принимает свет, т.е. детектируемый объем может зависеть от поля обзора и глубины поля детектора. В одном варианте осуществления осветительный модуль содержит один или несколько подходящих источников света, например, один или несколько СИД высокой мощности, излучающих свет, расходящийся от осветительного модуля с возможностью распределения света в большой объем. В одном частном варианте осуществления осветительный модуль выполнен с возможностью испускания света с полным углом расходимости в горизонтальной плоскости больше 5°, например больше 10°, например больше 20°, при этом вертикальная расходимость ограничена углами менее 2°, например менее 5°. Данный вариант осуществления является предпочтительным, так как в результате возникает оптимальный объем детектирования непосредственно над посевами. Кроме того, в данном варианте осуществления количество света, исчезающего в восходящем направлении или в посевах, является ограниченным.Detection volumes in FIG. 8 and 9 are the overlapping area of the illuminated volume illuminated by the insect sensor illumination module and the detection volume from which the insect sensor detector receives light, i.e. the detected volume may depend on the field of view and the depth of field of the detector. In one embodiment, the lighting module comprises one or more suitable light sources, such as one or more high power LEDs, emitting light radiating from the lighting module in a manner that can distribute the light to a large volume. In one particular embodiment, the lighting module is configured to emit light with a total horizontal divergence angle greater than 5°, such as greater than 10°, such as greater than 20°, while the vertical divergence is limited to angles of less than 2°, such as less than 5°. This embodiment is preferred as it results in an optimal amount of detection directly above the crops. In addition, in this embodiment, the amount of light disappearing in the upward direction or in the crops is limited.

Также предпочтительно, чтобы осветительный модуль был выполнен с возможностью направления освещающего света вдоль центральной оптической оси излучаемого света (т.е. по направлению освещения), направленной вверх под таким углом, при котором исключено попадание света на посевы, например от 1° до 30°, например от 2° до 30°, например от 5° до 20°.It is also preferable that the lighting module is configured to direct the illuminating light along the central optical axis of the emitted light (i.e., in the direction of illumination), directed upward at such an angle that the light does not hit the crops, for example, from 1° to 30° , for example from 2° to 30°, for example from 5° to 20°.

Пример объема детектирования, создаваемого таким расходящимся пучком освещения, имеющим форму сектора и направленным вперед и вверх, проиллюстрирован на ФИГ. 9. В частности, ФИГ. 9 изображает трехмерный вид объема 150 детектирования, а также вид сбоку и вид сверху объема детектирования. В примере на ФИГ. 9 расстояние d0 от апертурной диафрагмы детекторного модуля до начала объема детектирования составляет приблизительно 1 м. Расстояние от апертурной диафрагмы детекторного модуля до дальнего конца объема детектирования составляет приблизительно 10 м. Угол θвертикальн. расходимости расходящегося пучка света в вертикальном направлении (полный угол) составляет приблизительно 4°, а угол θгоризонтальн. расходимости в горизонтальном направлении (полный угол) составляет приблизительно 20°. При этом следует понимать, что в других вариантах осуществления размер и/или форма могут быть другими.An example of the detection volume created by such a divergent, sector-shaped forward and upward illumination beam is illustrated in FIG. 9. In particular, FIG. 9 shows a three-dimensional view of the detection volume 150 as well as a side view and a top view of the detection volume. In the example of FIG. 9, the distance d 0 from the aperture stop of the detector module to the beginning of the detection volume is approximately 1 m. The distance from the aperture stop of the detector module to the far end of the detection volume is approximately 10 m . the divergence of a diverging light beam in the vertical direction (full angle) is approximately 4°, and the angle θ is horizontal. divergence in the horizontal direction (full angle) is approximately 20°. It should be understood that in other embodiments, the implementation of the size and/or shape may be different.

В общем случае, расположение объема детектирования вблизи датчика насекомых облегчает эффективное освещение объема детектирования и достоверное детектирование мелких насекомых. Оно также облегчает управление распределением в зависимости от результата детектирования локальных популяций насекомых. Например, граница объема детектирования, ближайшая к апертурной диафрагме детекторного модуля, может отстоять от апертурной диафрагмы детекторного модуля на расстояние от 10 см до 10 м, например от 10 см до 5 м, например от 10 см до 2 м. Наиболее удаленная от апертурной диафрагмы детекторного модуля граница объема детектирования может отстоять от апертурной диафрагмы детекторного модуля на расстояние от 3 м до 100 м, например от 5 м до 20 м, например от 8 м до 12 м.In general, locating the detection volume close to the insect sensor facilitates effective illumination of the detection volume and reliable detection of small insects. It also makes it easier to control the distribution depending on the detection result of local insect populations. For example, the boundary of the detection volume closest to the aperture stop of the detector module may be 10 cm to 10 m away from the aperture stop of the detector module, such as 10 cm to 5 m, such as 10 cm to 2 m. detector module, the boundary of the detection volume can be separated from the aperture diaphragm of the detector module at a distance of 3 m to 100 m, for example, from 5 m to 20 m, for example, from 8 m to 12 m.

Несмотря на то, что изобретение было раскрыто на примерах некоторых частных вариантов осуществления, специалистам в данной области техники будут очевидны разнообразные модификации без отступления от существа и объема настоящего изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.Although the invention has been disclosed by way of examples of certain particular embodiments, various modifications will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (40)

1. Датчик насекомых для детектирования находящихся в воздухе насекомых, движущихся над поверхностью грунта, содержащий:1. An insect sensor for detecting airborne insects moving above the ground, comprising: - осветительный модуль, выполненный с возможностью освещения объема детектирования, при этом объем детектирования приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние, и- a lighting module configured to illuminate the detection volume, while the detection volume is raised above the ground surface by a minimum vertical distance, and - один или несколько детекторов, выполненных с возможностью детектирования света из объема детектирования;- one or more detectors configured to detect light from the detection volume; причем осветительный модуль выполнен с возможностью испускания расходящегося пучка света, в частности с углом расходимости по меньшей мере в одном направлении величиной от 2° до 45°, например от 10° до 30°.moreover, the lighting module is configured to emit a divergent beam of light, in particular with an angle of divergence in at least one direction of 2° to 45°, for example from 10° to 30°. 2. Датчик насекомых по п. 1, в котором осветительный модуль включает в себя источник света, выполненный с возможностью испускания не когерентного света, в частности один или несколько светоизлучающих диодов и/или одну или несколько галогенных ламп.2. An insect sensor according to claim 1, wherein the lighting module includes a light source configured to emit non-coherent light, in particular one or more light emitting diodes and/or one or more halogen lamps. 3. Датчик насекомых по п. 1 или 2, в котором расходящийся пучок света имеет угол расходимости по горизонтали, измеряемый в горизонтальной плоскости, и угол расходимости по вертикали, измеряемый в вертикальной плоскости, причем угол расходимости по вертикали меньше угла расходимости по горизонтали.3. The insect sensor according to claim 1 or 2, in which the diverging light beam has a horizontal divergence angle measured in the horizontal plane and a vertical divergence angle measured in the vertical plane, and the vertical divergence angle is less than the horizontal divergence angle. 4. Датчик насекомых по п. 3, в котором угол расходимости по вертикали составляет от 2° до 10°, например от 3° до 8°, причем угол расходимости по горизонтали составляет от 10° до 45°, например от 10° до 30°.4. The insect sensor of claim 3, wherein the vertical divergence angle is 2° to 10°, such as 3° to 8°, and the horizontal divergence angle is 10° to 45°, such as 10° to 30°. °. 5. Датчик насекомых по любому из пп. 1-4, в котором осветительный модуль выполнен с возможностью одновременного освещения всего объема детектирования.5. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-4, in which the lighting module is configured to simultaneously illuminate the entire detection volume. 6. Датчик насекомых по любому из пп. 1-5, в котором осветительный модуль содержит первый источник света, выполненный с возможностью выборочного испускания света в первом диапазоне длин волн, причем осветительный модуль дополнительно содержит второй источник света, выполненный с возможностью выборочного испускания света во втором диапазоне длин волн, отстоящем от первого диапазона длин волн.6. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-5, wherein the lighting module comprises a first light source configured to selectively emit light in a first wavelength range, the lighting module further comprising a second light source configured to selectively emit light in a second wavelength range spaced from the first wavelength range. wavelengths. 7. Датчик насекомых по любому из пп. 1-6, в котором один или несколько детекторов включают в себя съемочную камеру и/или один или несколько фотодиодов.7. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-6, wherein the one or more detectors include a camera and/or one or more photodiodes. 8. Датчик насекомых по любому из пп. 1-7, в котором один или несколько детекторов выполнены с возможностью выборочного детектирования света в первом диапазоне длин волн и во втором диапазоне длин волн, не перекрывающем первый диапазон длин волн.8. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-7, in which one or more detectors are configured to selectively detect light in a first wavelength range and in a second wavelength range that does not overlap the first wavelength range. 9. Датчик насекомых по любому из пп. 7, 8, в котором один или несколько детекторов включают в себя по меньшей мере одну матрицу фотодиодов, при этом каждый фотодиод матрицы выполнен с возможностью приема света из соответствующего подобъема объема детектирования.9. Insect sensor according to any one of paragraphs. 7, 8, wherein the one or more detectors include at least one photodiode array, each array photodiode being configured to receive light from a respective detection volume subvolume. 10. Датчик насекомых по любому из пп. 1-9, содержащий процессор, выполненный с возможностью определения, на основе сигналов от одного или нескольких детекторов, количества насекомых, детектированных в объеме детектирования.10. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-9, comprising a processor configured to determine, based on signals from one or more detectors, the number of insects detected in the detection volume. 11. Датчик насекомых по любому из пп. 1-10, содержащий процессор, выполненный с возможностью идентификации, на основе сигналов от одного или нескольких детекторов, одного или нескольких типов насекомых и определения соответствующих количеств насекомых одного или нескольких типов, детектированных в объеме детектирования, в частности по одному или нескольким признакам, выбранным из следующих:11. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-10, containing a processor configured to identify, based on signals from one or more detectors, one or more types of insects and determine the corresponding numbers of insects of one or more types detected in the detection volume, in particular, according to one or more signs selected from the following: - детектированная траектория движения насекомого внутри объема детектирования;- the detected insect movement trajectory inside the detection volume; - детектированная скорость движения насекомого внутри объема детектирования;- detected speed of insect movement inside the detection volume; - одна или несколько детектированных частот взмахов крыльев;- one or more detected wing beat frequencies; - степень меланизации;- degree of melanization; - степень блеска насекомых.- the degree of shine of insects. 12. Датчик насекомых по любому из пп. 1-11, в котором вертикальное расстояние выбрано из следующих: от 10 см до 5 м, например от 20 см до 3 м, например от 20 см до 2 м, например от 50 см до 2 м.12. An insect sensor according to any one of paragraphs. 1-11, wherein the vertical distance is selected from 10 cm to 5 m, such as 20 cm to 3 m, such as 20 cm to 2 m, such as 50 cm to 2 m. 13. Аппарат для распределения инсектицида по участку земли, при этом участок земли образует поверхность грунта, при этом аппарат включает в себя:13. An apparatus for distributing an insecticide over a piece of land, while the piece of land forms the surface of the soil, while the apparatus includes: - транспортное средство, выполненное с возможностью движения по пути движения по поверхности грунта, при этом направление движения задано транспортным средством, при этом транспортное средство содержит устройство распределения инсектицида, выполненное с возможностью распределения инсектицида вдоль указанного пути движения во время движения транспортного средства по пути движения;- a vehicle capable of moving along a travel path on the ground surface, wherein the direction of travel is set by the vehicle, the vehicle comprising an insecticide dispensing device configured to distribute the insecticide along said travel path while the vehicle is moving along the travel path; - систему управления распределением, выполненную с возможностью управления количеством инсектицида, подлежащего распределению во время движения транспортного средства по пути движения;a distribution control system configured to control the amount of insecticide to be distributed while the vehicle is moving along the travel path; - датчик насекомых по любому из пп. 1-12, выполненный с возможностью детектирования находящихся в воздухе насекомых в объеме детектирования во время движения объема детектирования относительно поверхности грунта; причем объем детектирования расположен перед транспортным средством по направлению движения и приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние;- insect sensor according to any one of paragraphs. 1-12 configured to detect airborne insects in the detection volume while the detection volume is moving relative to the ground surface; moreover, the detection volume is located in front of the vehicle in the direction of travel and is raised above the ground surface by a minimum vertical distance; причем система управления распределением выполнена с возможностью приема данных датчика от датчика насекомых, при этом данные датчика указывают результат детектирования насекомых в объеме детектирования, и с возможностью управления количеством распределяемого инсектицида в зависимости от принятых данных датчика.moreover, the distribution control system is configured to receive sensor data from the insect sensor, wherein the sensor data indicates the result of detection of insects in the detection volume, and with the ability to control the amount of insecticide distributed depending on the received sensor data. 14. Аппарат по п. 13, в котором размер объема детектирования составляет по меньшей мере 0,2 м3, например по меньшей мере 0,5 м3, например по меньшей мере 1 м3, например по меньшей мере 2 м3, например по меньшей мере 3 м3.14. Apparatus according to claim 13, wherein the size of the detection volume is at least 0.2 m 3 , for example at least 0.5 m 3 , for example at least 1 m 3 , for example at least 2 m 3 , for example at least 3 m 3 . 15. Аппарат по п. 14, в котором размер объема детектирования составляет менее 20 м3, например менее 10 м3, например менее 5 м3.15. Apparatus according to claim 14, wherein the size of the detection volume is less than 20 m 3 , such as less than 10 m 3 , such as less than 5 m 3 . 16. Аппарат по любому из пп. 13-15, в котором отношение сторон объема детектирования, определяемое как отношение наибольшей стороны к наименьшей стороне минимальной ограничительной рамки объема детектирования, составляет не более 10:1, например не более 5:1, например не более 3:1, например не более 2:1.16. Apparatus according to any one of paragraphs. 13-15, wherein the aspect ratio of the detection volume, defined as the ratio of the largest side to the smallest side of the minimum detection volume bounding box, is 10:1 or less, such as 5:1 or less, such as 3:1 or less, such as 2 or less :1. 17. Аппарат по п. 16, в котором отношение сторон составляет от 1:1 до 10:1, например от 1:1 до 5:1, например от 1:1 до 3:1, например от 2:1 до 3:1.17. Apparatus according to claim 16, wherein the aspect ratio is 1:1 to 10:1, such as 1:1 to 5:1, such as 1:1 to 3:1, such as 2:1 to 3: 1. 18. Аппарат по п. 16 или 17, в котором наименьшая сторона представляет собой вертикальную сторону минимальной ограничительной рамки.18. The apparatus of claim 16 or 17, wherein the smallest side is the vertical side of the minimum bounding box. 19. Аппарат по п. 18, в котором минимальная ограничительная рамка образует вертикальную сторону и две горизонтальные стороны, причем отношение каждой из горизонтальных сторон к вертикальной стороне составляет от 2:1 до 10:1, например от 2:1 до 5:1, например от 2:1 до 3:1.19. Apparatus according to claim 18, wherein the minimum bounding box defines a vertical side and two horizontal sides, wherein the ratio of each of the horizontal sides to the vertical side is between 2:1 and 10:1, such as between 2:1 and 5:1, e.g. 2:1 to 3:1. 20. Аппарат по любому из пп. 13-19, в котором объем детектирования проходит от верха растительного покрова вверх.20. Apparatus according to any one of paragraphs. 13-19 in which the detection volume extends from the top of the canopy upwards. 21. Аппарат по любому из пп. 13-20, в котором длина объема детектирования, измеренная по направлению движения, составляет по меньшей мере 1 м, например по меньшей мере 2 м, например по меньшей мере 5 м.21. Apparatus according to any one of paragraphs. 13-20, in which the length of the detection volume, measured in the direction of travel, is at least 1 m, such as at least 2 m, such as at least 5 m. 22. Аппарат по любому из пп. 13-21, в котором объем детектирования имеет форму усеченного конуса или усеченной пирамиды.22. Apparatus according to any one of paragraphs. 13-21, in which the detection volume has the shape of a truncated cone or a truncated pyramid. 23. Способ управления инсектицидным опрыскиванием, включающий в себя этапы, на которых:23. A method for controlling insecticidal spraying, which includes the steps in which: - детектируют, посредством датчика насекомых по любому из п.п. 1-12, находящихся в воздухе насекомых, движущихся в объеме детектирования, при этом объем детектирования расположен перед движущимся транспортным средством, при этом объем детектирования приподнят над поверхностью грунта на минимальное вертикальное расстояние;- detected by means of an insect sensor according to any one of paragraphs. 1-12, airborne insects moving in the detection volume, while the detection volume is located in front of the moving vehicle, while the detection volume is raised above the ground surface by a minimum vertical distance; - управляют распределением инсектицидов из указанного движущегося транспортного средства в зависимости от результата детектирования находящихся в воздухе насекомых.- control the distribution of insecticides from the specified moving vehicle depending on the result of detection of insects in the air. 24. Способ по п. 23, в котором на этапе детектирования детектируют насекомых, движущихся по объему детектирования за период t выборки.24. The method of claim 23, wherein the detection step detects insects moving through the detection volume over a sampling period t. 25. Способ по п. 24, в котором на этапе детектирования получают данные датчика, указывающие оценку популяции насекомых в объеме выборки над поверхностью грунта; при этом объем детектирования пересекает объем выборки во время движения объема детектирования относительно поверхности грунта за период t выборки.25. The method according to p. 24, in which at the stage of detection receive sensor data indicating an estimate of the population of insects in the sample volume above the ground surface; wherein the detection volume intersects the sampling volume during the movement of the detection volume relative to the ground surface over the sampling period t. 26. Аппарат управления инсектицидным опрыскиванием, содержащий датчик насекомых по любому из пп. 1-12 и систему управления, выполненную с возможностью выдачи управляющего сигнала для управления дозатором инсектицида в зависимости от сигнала детектирования от датчика насекомых.26. Apparatus control insecticidal spraying containing an insect sensor according to any one of paragraphs. 1-12 and a control system configured to provide a control signal for controlling the insecticide dispenser in response to a detection signal from an insect sensor.
RU2021106242A 2018-08-31 2019-08-29 Insecticide sprayer RU2795590C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201870566 2018-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021106242A RU2021106242A (en) 2022-09-30
RU2795590C2 true RU2795590C2 (en) 2023-05-05

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR808412A (en) * 1935-07-31 1937-02-05 Mobile insect catcher
JPH0398668A (en) * 1989-09-08 1991-04-24 Maruyama Mfg Co Ltd Method for controlling sprinkling amount of chemical agent of chemical agent sprinkling vehicle
TWM420992U (en) * 2011-09-02 2012-01-21 Univ Far East Automatic insect spraying device
RU2520277C2 (en) * 2011-11-25 2014-06-20 Олег Владимирович Ольшанский Device for trapping locusts
US9655356B1 (en) * 2017-02-07 2017-05-23 Bradley Davis Lytle, Jr. Selective herbicide and responsible pesticide allocation apparatus and system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR808412A (en) * 1935-07-31 1937-02-05 Mobile insect catcher
JPH0398668A (en) * 1989-09-08 1991-04-24 Maruyama Mfg Co Ltd Method for controlling sprinkling amount of chemical agent of chemical agent sprinkling vehicle
TWM420992U (en) * 2011-09-02 2012-01-21 Univ Far East Automatic insect spraying device
RU2520277C2 (en) * 2011-11-25 2014-06-20 Олег Владимирович Ольшанский Device for trapping locusts
US9655356B1 (en) * 2017-02-07 2017-05-23 Bradley Davis Lytle, Jr. Selective herbicide and responsible pesticide allocation apparatus and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112702910B (en) Device for spraying insecticide
US10051854B2 (en) Unwanted plant removal system having variable optics
US9565848B2 (en) Unwanted plant removal system
US9609859B2 (en) Unwanted plant removal system having a stabilization system
US6853328B1 (en) Airborne biota monitoring and control system
CA2445802C (en) Selective weed discrimination
DE4413739C2 (en) Establishment for recognizing and differentiating plants and soil areas as well as for distinguishing crops and wild plants
US11483471B2 (en) Inspection system for use in monitoring plants in plant growth areas
AU2019361082A1 (en) Method for applying a spray to a field
Hanks et al. Sensor-controlled hooded sprayer for row crops
KR102091033B1 (en) Method for conjecturing agricultural produce using Smart drone system
EP3868202B1 (en) Method and apparatus for determining an index of insect biodiversity
JP2023518176A (en) unmanned aerial vehicle
EP1429594B1 (en) Method and device for determining and influencing the state of plants in a contactless manner
RU2795590C2 (en) Insecticide sprayer
JP2023516499A (en) unmanned aerial vehicle
WO2020043841A1 (en) Apparatus and method for identifying organisms
EP4108082A1 (en) Apparatus and method for measuring insect activity
WO2023222594A1 (en) Apparatus and method for detecting insects
CN113418509A (en) Automatic target-aiming detection device and detection method for agriculture
RU2021106242A (en) INSECTICIDE SPRAYER
US11968973B2 (en) Method for applying a spray to a field based on analysis of evaluation portion of monitored field section
Raymond et al. Intelligent crop spraying: a prototype development
NL2013548B1 (en) Method for catching and / or controlling vermin, pest control device and system, and the use thereof and manufacturing method therefor.