Advances in Measurement of Vegetation Vitality applied for Nature Management

Abstract

The possibility of drones’ (or unmanned aerial vehicles, UAV) application in crops vegetation aerial control is considered. The corresponding to this task Technical Vision System (TVS) based on dynamic triangulation laser scanning is presented. Application of this TVS for vegetation vitality index detection is explained. Basing on the detected intensity of crops color converted into the specific parameters of the proportional electric signal in TVS’ s optoelectronic channel we can derive some practical conclusions useful for further agricultural processing. The computational results examples of such conversion are given in text. The filtration of external noise on the results of this method is assumed, the necessary additional mathematical processing are considered for the Boundary Element Method (BEM), the Monte Carlo Method (MC) and the Finite Difference Method (FDM) are noted; it is observed that BEM offers more precise results. It is shown that precise spatial positioning of the scanning laser beam is of paramount importance for proper system functioning at whole. Several research methods of closed-loop control theory, such as the Pos-algorithm using float or integer data types, PWM signal, etc., for improvement of DC motor’s shaft positioning of the Maxon RE-max29 DC motor with incremental encoder with the aim of 3d laser scanning accuracy are introduced.

Розглянуто можливість застосування дронів (або безпілотних літальних апаратів, БЛА) в повітряному контролі вегетаційних показників сільськогосподарських культур. Відповідно до цієї задачі представлена система технічного зору (СТЗ) на базі динамічного триангуляційного лазерного сканування. Пояснюється застосування цього СТЗ для визначення індексу життєвої сили рослинності. Виходячи з виявленої інтенсивності кольору сільськогосподарських культур, перетвореного в конкретні параметри пропорційного електричного сигналу в оптоелектронному каналі СТЗ, ми можемо отримати ряд практичних висновків, корисних для подальшої обробки сільськогосподарської продукції. Результати обчислювальних результатів такого перетворення наведені в тексті. Передбачається фільтрація зовнішнього шуму результатів цього методу, розглянута необхідна додаткова математична обробка методом граничних елементів (BEM), методом Монте-Карло (MC) та Методом кінцевої різниціт(FDM); що BEM пропонує більш точні результати. Показано, що точне просторове позиціонування скануючого лазерного променя має першочергове значення для правильної роботи системи в цілому. Наведено кілька дослідницьких методів теорії управління у замкнутому контурі, такі як Pos-алгоритм з використанням плаваючих або цілих типів даних, сигналу ШІМ тощо, для поліпшення позиціонування валу двигуна постійного струму Maxon RE-max29 з додатковим кодером, з ціллю підвищення точності 3-мірного лазерного сканування.

Рассмотрена возможность применения дронов (или беспилотных летательных аппаратов, БПЛА) в воздушном контроле вегетационных показателей сельскохозяйственных культур. Согласно этой задачи представлена система технического зрения (СТЗ) на базе динамического триангуляционного лазерного сканирования. Объясняется применения этого СТЗ для определения индекса жизненной силы растительности. Исходя из выявленной интенсивности цвета сельскохозяйственных культур, преобразованного в конкретные параметры пропорционального электрического сигнала в оптоэлектронном канале СТС, мы можем получить ряд практических выводов, полезных для дальнейшей обработки сельскохозяйственной продукции. Результаты вычислительных результатов такого преобразования приведены в тексте. Предполагается фильтрация внешнего шума результатов этого метода, рассмотрена необходима дополнительная математическая обработка методом граничных элементов (BEM), методом Монте-Карло (MC) и методом конечных разностей (FDM) что BEM предлагает более точные результаты. Показано, что точное пространственное позиционирование сканирующего лазерного луча имеет первостепенное значение для правильной работы системы в целом. Приведено несколько исследовательских методов теории управления в замкнутом контуре, такие как Pos-алгоритм с использованием плавающих или целых типов данных, сигнала ШИМ и т.д., для улучшения позиционирования вала двигателя постоянного тока Maxon RE-max29 с дополнительным кодером, с целью повышения точности 3-мерного лазерного сканирования.