测量植被中存在的水分的设备和农业设备及其操作方法技术

测量植被中存在的植物水分的设备和农业设备及其操作方法，包括：可位移波束的微波发射器；微波接收器；电子数据处理器，连接以接收来自微波接收器的信号；其中，微波发射器被布置成将可位移波束导向微波接收器，以测量穿过植被的多个位置中的每一个的波束的衰减；其中，电子数据处理器被配置用于计算发射器和接收器之间的可位移波束的衰减，以获得对应于植被中存在的水分的测量值的2D图像。具体地，波束可通过安装在车辆上的设备移动，该车辆可沿在水平方向上测量的植被移动，微波发射器和微波接收器共同安装在拱形结构的相对端。波接收器共同安装在拱形结构的相对端。波接收器共同安装在拱形结构的相对端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量植被中存在的水分的设备和农业设备及其操作方法


[0001]本公开涉及一种用于使用射频衰减测量植被中水的设备和农业设备、相应的农用车辆和操作方法。

技术介绍

[0002]水在农业过程中起着核心作用，并且必须严格控制这种输入，并且必须采取纠正和精确的行动来支持健康的作物。因此，精准农业连同农业机器人一直在利用可变速率技术(VRT)来控制基于环境特征(例如植物状态和位置)的农业输入(例如水)的速率。
[0003]传统的VRT系统仅使用农业数据云系统提供的信息来确定需要应用的农业输入量。但是，这些系统无法获得有关植物需求(例如水)的实际需求和应用的实际产品数量的实时反馈。
[0004]现有技术中公开的实时和远程解决方案(使用卫星或飞行器)主要包括雷达散射仪或基于光学的系统。
[0005]雷达散射计，即合成孔径雷达(SAR)，可以使用基于成像的系统来监测植被物候，该基于成像的系统传输微波并接收反向散射信号的反射。尽管卫星SAR系统专门提供广泛种植区域的平均含水量，但他们没有分辨率来测量单个植物的含水量，甚至是逐叶计量(即精确农业应用)。此外，卫星SAR系统在散射过程中，受到诸如土壤水分、地表类型、地形拓扑、栽培过程中使用的技术和大气传输特性等的其他要素的干扰的强烈影响[2]。
[0006]通过分析植被冠层反射的电磁信号，可以将基于光学的方法用于水感测。这种反射率在很大程度上受植物的生物特性的影响，且在电磁波谱的0.7至1.4μm(近红外波长)和1.3至2.5μm(中红外波长)区域内，反射率受叶子中水分含量的影响[1]。然而，基于光学的方法的准确性受到大气条件的负面影响。此外，使用基于光学方法的水感测仅限于植物表层的贡献，因为仅使用反射信息。
[0007]文件KR101824652涉及一种用于计算植物的水分含量的设备。用于计算植物的重量和水分含量的设备包括其上安装有培养基的栽培床(其中，提供应营养液以使得植物能够生长)、重量测量部分和控制部分。重量测量部分被配置为通过将培养床漂浮在空气中来测量安装在培养床上的培养基的重量。控制部分被配置为从重量测量部分收集测量值，并通过使用收集的测量值计算植物的重量和含水量。
[0008]现有技术没有提供可适应不同大气和地形条件的在植物规模上测量含水量的可行实用解决方案。
[0009]参考文献
[0010][1]E.R.Hunt和Barrett N Rock的Detection of changes in leaf water content using near
‑
and middle
‑
infrared reflectances，Remote sensing of Environment，30(1)：43
–
54,1989。
[0011][2]G.Schiavon、D.Solimini和A.Burini的Sensitivity of multi
‑
temporal high resolution polarimetric C and L
‑
band SAR to grapes in vineyards，2007年
IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium，第3651
‑
3654页，2007年7月。
[0012]公开这些事实是为了说明本公开所解决的技术问题。

技术实现思路

[0013]该文件公开了一种使用射频衰减实时感测水来测量植物中含水量的方法和设备。该方法包括根据实施例在植物的一侧发射具有具体是高于20GHz的频率的电磁辐射，在植物的另一侧接收发射的信号，并分析受辐照植物水分引起的信号衰减。实施的方法包括分析在一对高增益天线之间传输由树叶、植物和含水元素引起的衰减。
[0014]所提出的方法和设备不受阻碍视线的干燥元素或光照变化的影响，这会损害基于光学的系统的测量。
[0015]在实施例中，该系统可与喷洒系统结合使用，在每次喷洒前和喷洒后立即分析植物，给出喷洒产品量的实时准确反馈。
[0016]在基于防漂移板/漂移恢复的喷雾器的实施例中，系统可以在产品施用之前监测水量并监测叶子和植物表面上的水量施用，而无需与植物接触(因为基于光学的系统需要)。
[0017]天线阵列系统可以附接到移动机械(自主或非自主)的任何地方和/或以植物将位于天线阵列系统的中间的方式实施的机械中。为了避免天线阵列系统和植物之间的碰撞，可以使用有源平移和倾斜系统来控制天线阵列系统姿态。
[0018]公开了一种用于测量植被中存在的植物水分的设备，包括：
[0019]可位移波束的微波发射器；
[0020]微波接收器；
[0021]电子数据处理器，连接以接收来自微波接收器的信号；
[0022]其中，微波发射器布置成将可位移波束导向微波接收器，以测量穿过植被的多个位置中的每一个的波束的衰减；
[0023]其中，电子数据处理器被配置为计算发射器和接收器之间的可位移波束的衰减，以获得对应于植被中存在的水的测量的2D图像，即，获得植被的空间2D图像，其中，图像对应于计算的衰减，因此对应于植被中存在的水分的测量。
[0024]或者，通过波束(或多个波束)的适当位移，可以获得3D图像。此外，通过以相对于水平面的倾斜角度朝向植被转向或移动波束，然后沿着水平轴沿着朝向植被的方向获得关于水分测量的信息，以获得3D图像或2.5D图像(沿3个正交轴中的一个或多个信息有限的3D图像)。
[0025]在实施例中，微波接收器包括多个单独的接收器。
[0026]在实施例中，微波接收器包括多个单独的微波接收器，具体是沿着竖直方向线性布置和分布。
[0027]在实施例中，微波发射器被布置成将可位移波束导向单独的微波接收器中的每一个。
[0028]在实施例中，微波发射器被布置成将可位移波束导向一个接一个的单独的微波接收器。
[0029]在实施例中，微波发射器包括可控波束天线，具体是可控波束相移天线，用于在每个单独的微波接收器之间引导微波波束。
[0030]在实施例中，微波发射器包括多个单独的发射器，其可单独切换以在单独的微波接收器中的每一个之间引导微波波束。
[0031]在实施例中，微波发射器包括多个单独的微波发射器，具体是沿垂直方向线性布置和分布。
[0032]在实施例中，波束可通过沿待测量的植被具体是沿水平方向移动的设备而移位，具体是微波发射器和微波接收器共同安装在设备中，进一步具体是微波发射器和微波接收器共同安装在拱形结构的相对端，使得植被可以通过发射器和接收器之间的拱形下方。
[0033]在实施例中，该设备为车辆，即农业车辆，且微波发射器和微波接收器安装在车辆上以沿着植被移动。
[0034]实施例包括卫星地理定位传感器、射频地理定位传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种测量植被中存在的植物水分的设备，所述设备包括：波束的微波发射器，所述微波发射器被布置成使所述波束能移位以穿过所述植被的多个位置中的每个位置；微波接收器；电子数据处理器，连接以接收来自所述微波接收器的信号并控制所述波束的位移；其中，所述微波发射器被布置成将可位移波束导向所述微波接收器，以测量穿过所述植被的所述多个位置中的每个位置的所述波束的衰减；其中，所述电子数据处理器被配置用于计算所述发射器和所述接收器之间的所述可位移波束的所述衰减，以获得所述植被的空间2D图像，其中，所述图像对应于所述植被中存在的水分的测量。2.根据前述一项权利要求所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波接收器包括多个单独的接收器。3.根据前述一项权利要求所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波接收器包括线性布置和分布的多个单独的微波接收器，使得每个接收器接收穿过所述植被的所述多个位置中的每个位置的波束，具体地，所述多个单独的微波接收器沿垂直方向线性布置和分布。4.根据权利要求2至3中任一项所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波发射器被布置为将所述可位移波束导向单独的所述微波接收器中的每一个。5.根据前述一项权利要求所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波发射器被布置成将所述可位移波束导向一个接一个的单独的所述微波接收器，使得每个接收器接收穿过所述植被的所述多个位置中的每个位置的波束。6.根据权利要求2至5中任一项所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波发射器包括可控波束天线，具体是可控波束相移天线，用于在每个单独的所述微波接收器之间引导微波波束。7.根据权利要求2至6中任一项所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波发射器包括多个单独的发射器，所述多个单独的发射器能单独切换以在单独的所述微波接收器中的每一个之间引导微波波束。8.根据前述一项权利要求所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述微波发射器包括线性布置和分布的多个单独的微波发射器，使得每个接收器接收从每个所述发射器发出的、穿过所述植被的所述多个位置中的每个位置的波束，具体是所述多个单独的微波发射器沿垂直方向线性布置和分布。9.根据前述权利要求中任一项所述的测量植被中存在的植物水分的设备，其中，所述波束能通过沿待测量的所述植被具体是沿水平方向移动的所述设备而移位，所述微波发射器和所述微波接收器共同安...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔，
申请(专利权)人：伊耐斯克泰克计算机科学与技术系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：