CC BY
4
УДК 633:629.735.7
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕСПИЛОТНАЯ МОБИЛЬНАЯ ПЛАТФОРМА.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
М. В. Титович, М. В. Таргонская, Л. В. Афанасьева, С. Д. Метелкина, Р. Е. Акимов
Красноярский политехнический техникум Российская Федерация, 660079, г. Красноярск, ул. А. Матросова, 20 Е-mail: [email protected]
Описан вариант применения легкого беспилотного летательного аппарата для мультис-пектральной азрофотосъемки сельскохозяйственных угодий.
Ключевые слова: беспилотная мобильная платформа, квадрокоптер, мультиспектральная аэроотосъемка.
MULTIFUNCTIONAL UNMANNED MOBILE PLATFORM. PROVISION
OF EXACT AGRICULTURE
M. V. Titovitch, M. V. Targonskaya, L. V. Afanasyeva, S. D. Metelkina, R. E. Akimov
Krasnoyarsk Polytechnic College 20, A. Matrosova Str., Krasnoyarsk, 660070, Russian Federation Е-mail: [email protected]
This article describes the option of using a light unmanned aerial vehicle for multispectral azrofotography of agricultural lands.
Keywords: unmanned mobile platform, quadrocopter, multispectral aerial photography.
Обеспечение точного земледелия подразумевает комплексное обследование посевов, выполненное с помощью аэрофотосъемки. Съемка с легкой беспилотной мобильной платформы (например, мультикоптера) оптимальна для мониторинга небольших площадей в 1-100 га, где самолеты и спутники имеют достаточную избыточность. Для подготовки к полетам мультикоп-теру требуется порядка 10-20 минут, не требуется площадка для запуска и посадки, съемочная команда состоит всего из одного-двух человек - пилота-оператора, а стоимость работ, в зависимости от объемов и задач, может начинаться от нескольких тысяч рублей.
Разработанный, изготовленный и испытанный нами квадрокоптер (многофункциональная беспилотная мобильная платформа) (рис. 1) [1] имеет следующие особенности и технические характеристики:
• Виброизолированная платформа для сенсоров.
• Роботизированный захват.
• Убирающиеся шасси.
• Самостоятельная возврат в точку вылета при потере связи.
• Автоматическая посадка при разряде батареи.
• Поисковой маячок.
• Автопилот.
• Автоматический полет по заданному маршруту.
• Наличие нескольких оптических сенсоров на 3д стабилизированном подвесе.
Секция «Молодежь, наука, творчество (направленияСПО)»
Рис. 1. Внешний вид квадрокоптера
Технические характеристики:
Размеры (ВхШхД) 50x72x80 см
Полетный вес (мах): 3,2 кг
Мощность двигателей (мах): 4x220 Вт
Тяга двигателей (мах): 4x1,2 кг
Скорость полета: 60 км/ч
Емкость ЫРо батареи 38: 5,6 Ач
Дальность связи и телеметрии: 1 (10) км
Время полета при мах нагрузке: 20 мин
Мощность прожекторов: 2x3 Вт
Разрешение полетной камеры: 1024x756 пикс.
Разрешение инструментальной камеры: 1920x1080 пикс
Разрешение ИК камеры 60x80 пикс.
ИК камера представляет собой малогабаритный мультиспектральный тепловизор Flir С2, имеющий небольшую стоимость и вес около 250 гр.
Перспективной областью применения является использование устройства для мультиспек-трального зондирования сельскохозяйственных угодий, так съемка в ближнем ИК диапазоне позволяет, например, по разнице яркости растительности определить некачественные семена, недостаток удобрений, влаги или очаги поражения вредителями [2].
Для интерпретации полученных изображений ключевыми признаками являются сигнатуры, которые позволяющие визуально или с помощью системы компьютерного анализа изображений, опознавать определенные интересующие объекты на расстоянии. Некоторые признаки, формирующие сигнатуру объекта, наблюдаемые на расстоянии и позволяющие его определить, включают в себя: цвет, спектральный коэффициент отражения (видимый свет и другие диапазоны EMS), форма, яркость, текстура, пространственное положение [3].
Результатом обработки полученных изображений являются:
• Геопривязанный ортофотоплан в видимом и ближнем ИК диапазонах и карта высот, по которым удобно определять площади засеянных полей и планировать работы, учитывая перепад высот, вплоть до расхода топлива с/х техники.
• Карта NDVI (нормализованный дифференцированный вегетационный индекс), по которой можно плотность растительности, оценить всхожесть, рост растений и выявить проблемные зоны.
Пример карты NDVI показан на рис.2 [4].
Рис. 2. Карта нормализованного дифференцированного вегетативного индекса
Карта индекса NDVI может быть представлена в следующих тайловых форматах: Google KMZ, Google Map Tiles,MBTiles, World Wind Tiles. Представляющих мозаичные слои [5].
Исследование выполнено при поддержке краевого государственного автономного учреждения «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» в рамках реализации проекта: «Многофункционая беспилотная мобильная платформа (квадро-коптер)».
Библиографические ссылки
1. Универсальная беспилотная платформа / М. В. Титович и др. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы III Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (10-14 апреля 2017 г., Красноярск) / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2017. URL: https://apak.sibsau.ru/page/ materials (дата обращения: 01.10.2017).
2. Область применения мультиспектрального зондирования [Электронный ресурс]. URL: http://www.cnews.ru/articles/aerofotosemka_stanet_dostupnoj_blagodarya (дата обращения: 01.10.2017).
3. Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы. В 2 т. Т. 1. М. : ИКИ РАН, 2014. 544 с.: ил.
4. Картирование NDVI [Электронный ресурс]. URL: http://altumgeo.ru/products/karta-ndvi/ (дата обращения: 01.10.2017).
5. Мозаичные слои [Электронный ресурс]. URL: https://developers.google.com/maps /documentation/ios-sdk/tiles?hl=ru (дата обращения: 01.10.2017).
© Титович М. В., Таргонская М. В., Афанасьева Л. В., Метелкина С. Д., Акимов Р. Е., 2017
