植被歸一化指數(shù)(NDVI)和植被等物質(zhì)的紅光與近紅外的比值。這些指數(shù)反映作物對于養(yǎng)分的響應、作物生長條件、潛在產(chǎn)量、應力以及病蟲害的影響等。該模塊也可以用來監(jiān)測田間(作物、植被)環(huán)境的變化，或者對比不同施肥量與當?shù)貥藴适┓柿恐g所產(chǎn)生的差異。
[0027]SD卡模塊用于存儲作物參數(shù)的檢測數(shù)據(jù)，其型號為MicroSD Card Adapterv0.9b，該模塊(MicroSD Card Adapter)是MicroSD卡讀寫模塊，通過SPI接口驅(qū)動程序，利用MCU完成對SD卡的初始化和讀寫，其體積小，通信速度快，可長時間、大容量存取傳感器測得的參數(shù)。
[0028]GPRS模塊用于遠距離傳輸作物參數(shù)的檢測數(shù)據(jù)和裝置的控制命令，其型號為GTM900模塊，GTM900模塊集電話、短信、GPRS功能于一身，具有接收靈敏度高、待機電流小、并且體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點。
[0029]圖像采集模塊用于圖像的采集，其型號為0V7670(含F(xiàn)IFO存儲)，該模塊采用640*480感光陣列，輸出VGA圖像最高達到30幀/秒，SCCB總線控制，帶FIFO存儲，解決了采集速度快，而圖像傳輸速度慢的問題。
[0030]GPS模塊用于裝置的定位及導航，其型號為ATK-GPS，該模塊采用U-BLOX NE0-6M模組，模塊自帶高性能無源陶瓷天線，并自帶可充電后備電池，支持溫啟動或熱啟動，后備電池在主電源斷電后，可以維持半小時左右的GPS接收數(shù)據(jù)保存。
[0031]激光測距傳感器和接觸傳感器用于精確定位，以及測定裝置四周的障礙物情況。
[0032]電機驅(qū)動模塊用于驅(qū)動裝置運動。
[0033]陀螺儀模塊型號為MPU6050，MPU-6000為全球首例整合性6軸運動處理組件，減少了大量的包裝空間。其作用是保持裝置行進運動時的平穩(wěn)。
[0034]充電管理模塊負責管理鋰離子蓄電池和太陽能電池板的充電，并為整個裝置系統(tǒng)供電。
[0035]裝置利用搭載的多種作物表型參數(shù)檢測傳感器(包括:紅外測溫模塊、葉綠素檢測模塊、NDVI檢測模塊)，可對作物的各種參數(shù)進行檢測；利用現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術和移動通信技術，通過裝置的GPS模塊大致定位，利用GPRS模塊實時和監(jiān)測控制中心進行遠程通訊，一方面GPRS模塊向監(jiān)測中心發(fā)送位置信息和作物參數(shù)檢測所得數(shù)據(jù)，另一方面監(jiān)測中心根據(jù)GPRS發(fā)回的位置信息向裝置發(fā)送到達指定位置、自主導航、參數(shù)采集、停止工作等指令，實現(xiàn)對裝置的遠程遙控。利用鋰離子蓄電池和太陽能電池板相結合，為裝置提供電源，提高裝置的連續(xù)作業(yè)能力，以實現(xiàn)大范圍野外連續(xù)測量任務。在裝置的整個工作過程中，圖像采集模塊進行圖像采集。此外，裝置可根據(jù)不同需求響應掛載其他不同的傳感器，可以測量多種作物的表型參數(shù)，以適應不同場合的需求。
[0036]裝置在自主導航過程中，只需指定目的地即可，無需人為干涉導航路徑，可裝置的MCU通過分析GPS模塊、激光測距傳感器和接觸傳感器提供的信息(GPS模塊負責大致定位，激光測距傳感器和接觸傳感器用于精確定位和測定裝置四周的障礙物情況)，準確確定行進路線，且同時控制電機驅(qū)動模塊，驅(qū)動裝置運動，從而實現(xiàn)裝置的自主運動。
[0037]以上對本實用新型做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于，包括:MCU單元、葉綠素檢測模塊、紅外測溫模塊、NDVI檢測模塊、SD卡模塊、GPRS通信模塊、圖像采集模塊、GPS模塊、激光測距模塊、接觸傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊、陀螺儀模塊、充電管理模塊、鋰離子蓄電池、太陽能電池板，其中MCU單元分別與葉綠素檢測模塊、紅外測溫模塊、NDVI檢測模塊、SD卡模塊、GPRS通信模塊、圖像采集模塊、GPS模塊、激光測距模塊、接觸傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊、陀螺儀模塊和充電管理模塊相連，鋰離子蓄電池和太陽能電池板分別與充電管理模塊相連，同時充電管理模塊與電機驅(qū)動模塊相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:MCU單元型號為ATMEGA2560。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:葉綠素檢測模塊型號為TYS-3N。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:紅外測溫模塊型號為MLX90614ESF。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:NDVI檢測模塊型號為GreenSeeker0
6.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:SD卡模塊型號為 MicroSD Card Adapterv0.9b。
7.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:GPRS模塊型號為GTM900。
8.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:圖像傳輸模塊型號為0V7670。
9.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:GPS模塊型號為ATK-GPS。
10.根據(jù)權利要求1所述的具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，其特征在于:陀螺儀模塊型號為MPU6050。
【專利摘要】本實用新型公開具有自主導航功能的作物參數(shù)檢測裝置，MCU分別與葉綠素檢測模塊、紅外測溫模塊、NDVI檢測模塊、SD卡模塊、GPRS通信模塊、圖像采集模塊、GPS模塊、激光測距模塊、接觸傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊、陀螺儀模塊、充電管理模塊相連，鋰離子蓄電池和太陽能電池板分別與充電管理模塊相連，充電管理模塊與電機驅(qū)動模塊相連。本實用新型采用嵌入式智能控制技術，通過GPS導航和微距測距傳感器相結合，可實現(xiàn)大范圍的精確自主導航，同時該機器人搭載了多種植物參數(shù)檢測傳感器，可應用于對生物量、歸一化差值植被指數(shù)、植株表面溫度、植株含水量、植株高度、葉面積指數(shù)、植物氮素含量、葉綠素等參數(shù)進行檢測。
【IPC分類】G01D21-02
【公開號】CN204373695
【申請?zhí)枴緾N201520056568
【發(fā)明人】劉華, 王志浩, 衛(wèi)勇, 李傳林, 束健偉, 劉洋
【申請人】天津農(nóng)學院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月27日