一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統和方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統，包括無人機和地面站，無人機搭載的設備有控制模塊及與控制模塊相連的GPS定位模塊、傳感模塊和圖像采集模塊，傳感模塊包括監測昆蟲的脈沖雷達和監測農作物的多波段光譜掃描儀、紅外光譜儀。本發明還提供一種利用基于無人機的農作物病蟲害監測方法，包括以下步驟：步驟1、無人機采集劃定范圍內的農作物圖像和狀態；步驟2、主控模塊分析圖像采集模塊采集的圖像和來自傳感模塊的遙感圖像和光譜數據；步驟3、將步驟2中的數據傳回地面站進行進一步分析。利用無人機紅外遙感技術監測農作物病蟲害，可作為衛星、航天航空遙感的有力補充。
【專利說明】一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無人機遙感應用領域，特別是一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統和方法。
【背景技術】
[0002]農作物病蟲害對農業生產的影響及危害是相當驚人的。據統計，作物病蟲害可使世界農業收成減產1/3，世界玉米產量由于病蟲害造成的損失，估計大約可為收獲量的12%。我國是農業大國，農作物病蟲害對農業生產的影響也是相當嚴重的，每年由于病蟲害造成的損失大約在10%?15%也是相當可觀的。因此，我們如何能及早發現病蟲害，及早采取防治措施，盡可能減少損失，提高農作物產量，就成為當前農業生產中函待解決的問題。
[0003]無人機是一種由無線電遙控或由自身程序控制的不載人飛行器，與衛星遙感，航空航天遙感相比，有著獨特的優勢，在農作物病蟲害監測方面可作為它們有益的補充。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統，相對衛星遙感、航空航天遙感成本更低，易于控制。
[0005]本發明采用以下技術方案:一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統，包括無人機和地面站，無人機搭載的設備有控制模塊及與控制模塊相連的GPS定位模塊、傳感模塊和圖像采集模塊，傳感模塊包括監測昆蟲的脈沖雷達和監測農作物的多波段光譜掃描儀、紅外光譜儀。還包括溫濕度模塊，與控制模塊相連；通信模塊，用于連接主控模塊和地面站。
[0006]優選的，圖像采集模塊為CXD相機，溫濕度模塊為紅外熱成像儀。
[0007]本發明還提供一種利用基于無人機的農作物病蟲害監測方法，包括以下步驟: 步驟1、無人機采集劃定范圍內的農作物圖像和狀態；
步驟2、主控模塊分析圖像采集模塊采集的圖像和來自傳感模塊的遙感圖像和光譜數
據；
步驟3、將步驟2中的數據傳回地面站進行進一步分析。
[0008]步驟I具體過程為:
1)、圖像采集模塊實時對農作物和周圍環境拍照；
2)、脈沖雷達根據反射回的電磁波探測有無昆蟲，紅外光譜儀和多波段光譜掃描儀采集農作物的不同波段的光譜特征，并生成圖譜。
[0009]步驟2具體過程為:根據農作物生長時期不同和是否有病蟲害分別建立模型。
[0010]本發明達到的有益效果在于:1、省時、省力且拍照沒有死角；2、無人機小巧靈活、便于控制；3、相對衛星遙感監測、航空航天監測，成本較低，容易實現。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1為本發明基于無人機的農作物病蟲害監測系統結構框圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0013]如圖1所示，本發明包括控制模塊及與控制模塊相連的GPS定位模塊、傳感模塊和圖像采集模塊，傳感模塊包括監測昆蟲的脈沖雷達和監測農作物的多波段光譜掃描儀、紅外光譜儀。還包括溫濕度模塊，與控制模塊相連；通信模塊，用于連接主控模塊和地面站。
[0014]遙感方法預測作物病蟲害除了從光譜角度分析外，還可使用遙感影像來識別有病蟲害的作物。
[0015]作物在肉眼還覺察不出來的病蟲害初期階段，其在彩紅外影像上呈現出暗紅色調，而正常作物則為紅色。根據影像對比所產生的色調差異即可判斷出受害作物。因為作物在近紅外波長域的光譜反射率往往很高，當作物受病蟲害時，葉片含水量降低，細胞隨之塌陷，葉綠素減少，因此，它們在紅外波長域的光譜反射會自然降低，即發生紅外光譜反射衰減，致使在彩紅外影像上，受害作物的色調比正常作物的色調要暗，在正常作物為紅色時，受害作物則呈現為暗紅色。當病蟲害進一步發展，使作物葉片的葉綠素消失殆盡、葉片結構遭到徹底破壞時，影像色調則會變得更暗，以致于呈現青色調等。根據彩紅外影像上受害作物與正常作物色調間的差異，我們很快便可將肉眼尚未覺察到的受害作物判斷出來，如下表所示。
[0016]表健康農作物與受害農作物的影像特征__
【權利要求】
1.一種基于無人機的農作物病蟲害監測系統，包括無人機和地面站，無人機搭載的設備有控制模塊及與控制模塊相連的GPS定位模塊、傳感模塊和圖像采集模塊，其特征在于:所述傳感模塊包括監測昆蟲的脈沖雷達和監測農作物的多波段光譜掃描儀、紅外光譜儀。
2.根據權利要求1所述的基于無人機的農作物病蟲害監測系統，其特征在于:還包括溫濕度模塊，與控制模塊相連。
3.根據權利要求1所述的基于無人機的農作物病蟲害監測系統，其特征在于:還包括通信模塊，用于連接主控模塊和地面站。
4.根據權利要求1所述的基于無人機的農作物病蟲害監測系統，其特征在于:所述圖像采集模塊為CCD相機。
5.根據權利要求2所述的基于無人機的農作物病蟲害監測系統，其特征在于:所述溫濕度模塊為紅外熱成像儀。
6.一種利用權利要求1所述的基于無人機的農作物病蟲害監測系統進行監測的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、無人機采集劃定范圍內的農作物圖像和狀態； 步驟2、主控模塊分析圖像采集模塊采集的圖像和來自傳感模塊的遙感圖像和光譜數據； 步驟3、將步驟2中的數據傳回地面站進行進一步分析。
7.根據權利要求6所述的基于無人機的農作物病蟲害監測方法，其特征在于，所述步驟I具體過程為: 1)、圖像采集模塊實時對農作物和周圍環境拍照； 2)、脈沖雷達根據反射回的電磁波探測有無昆蟲，紅外光譜儀和多波段光譜掃描儀采集農作物的不同波段的光譜特征，并生成圖譜。
8.根據權利要求6所述的基于無人機的農作物病蟲害監測方法，其特征在于，所述步驟2具體過程為:根據農作物生長時期不同和是否有病蟲害分別建立模型。
【文檔編號】G05B19/418GK104035412SQ201410259770
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】吳惠英, 周彬, 陸軍, 沙敏, 趙雪鳳, 李亮 申請人:江蘇恒創軟件有限公司