科研产出
基于统计分布的小麦农田多径衰落信道建模研究
《电子学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为预测无线传感器网络通信质量并指导节点部署与拓扑控制,研究提出小麦农田信道多尺度建模方法.根据农田作物生长态势及其与信号传播路径的相对关系,提取环境关联参数.按作物遮挡程度不同,分别提出和采用对数模型与概率分布模型进行描述分析,结合实测样本数据对模型因子进行拟合,建立了小麦农田多径衰落信道下的经验模型并进行模型评价.结果表明,无遮挡条件下采用环境关联参数拟合的大尺度模型结果的相关系数在0.98以上;遮挡条件下,采用多尺度概率分布模型描述的平均偏差在0.04以下,达到了对小麦农田多径信道准确描述的预期研究目标.
关键词： 无线传感器网络 多径信道 小麦农田 多尺度效应 分布模型
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西瓜检测部位差异对近红外光谱可溶性固形物预测模型的影响
《光谱学与光谱分析 》 2016 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：西瓜可溶性固形物含量的无损检测对提升其内部品质十分重要。为实现近红外光谱对小型西瓜表面各部位可溶性固形物含量的准确预测,减小检测部位差异对预测模型的影响,以"京秀"西瓜为研究对象,分别采集赤道、瓜脐和瓜梗三部位的漫透射光谱信息,利用偏最小二乘算法(PLS)建立并比较单一检测部位和混合所有检测部位的西瓜可溶性固形物近红外光谱预测模型,并分别采用连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)对西瓜可溶性固形物近红外光谱变量进行特征波长筛选。结果显示,相比于单一检测部位的模型,混合所有检测部位的校正集样本建立的模型取得了较优的预测结果。同时,利用CARS算法筛选的42个特征波长变量建模,对三种检测部位预测集样本的预测结果分别为赤道R_P=0.892和RMSEP=0.684°Brix,瓜脐R_P=0.905和RMSEP=0.629°Brix,瓜梗R_P=0.899和RMSEP=0.721°Brix。模型得到了很大的简化,且预测精度较高。比较发现,利用SPA算法筛选的19个特征波长变量所建模型的预测精度较低。利用三种检测部位的西瓜样本建立的PLS混合预测模型,结合CARS算法进行有效特征波长变量筛选,可提高西瓜可溶性固形物预测模型的精度,实现西瓜表面各部位可溶性固形物含量的准确预测,减小检测部位差异对近红外光谱预测模型的影响。结果为今后开发便携式设备检测西瓜表面各部位可溶性固形含量提供参考依据。
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基于向前和向后间隔偏最小二乘的特征光谱选择方法（英文）
《光谱学与光谱分析 》 2016 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：在近红外光谱分析中,向前间隔偏最小二乘法(FiPLS)和向后间隔偏最小二乘法(BiPLS)是常用的基于波长变量选择的建模方法,其模型精度较高,但贪婪搜索特性较强,导致选出的波段并不能较好地反映待测成分的信息。针对该问题,提出一种基于两者组合策略的光谱特征波段选择方法(FB-iPLS)。在光谱分段的基础上,既利用FiPLS选取有用波段,同时利用BiPLS删除无用波段,来交互执行特征变量的选择与删除,对目标特征波段进行双向选择,用于提高模型的稳健性。用该方法建立水中乙醇含量的定量预测模型,并与FiPLS和BiPLS算法对比。由于光谱分段大小会对模型的结果有影响,该实验还考查这三种方法在不同光谱分段处的结果。在光谱划分60段时,提出的FB-iPLS方法取得最佳预测性能,其校正集与验证集相关系数r分别为0.967 7,0.967 0,交互验证均方根误差RMSECV分别为0.088 8,0.057 1。与FiPLS和BiPLS相比,该方法无论在不同光谱分段区间还是在各自最优与最差分段处,模型的整体预测性能都有所提高。实验结果表明,提出的方法能改善BiPLS与FiPLS贪婪搜索的特性,对特征波段的选取更高效、更具代表性,能进一步提高模型的预测性能。
关键词： 近红外光谱 FiPLS BiPLS FB-iPLS 贪婪搜索 特征波段
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基于多源遥感数据的大豆叶面积指数估测精度对比
《应用生态学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：近年来遥感技术的革新促使遥感源越来越丰富.为分析多源遥感数据的叶面积指数(LAI)估测精度,本文以大豆为研究对象,利用比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、土壤调整植被指数(SAVI)、差值植被指数(DVI)、三角植被指数(TVI)5种植被指数,结合地面实测LAI构建经验回归模型,比较3类遥感数据(地面高光谱数据、无人机多光谱影像以及高分一号WFV影像)对大豆LAI的估测能力,并从传感器几何位置和光谱响应特性以及像元空间分辨率三方面分析讨论了3类遥感数据的LAI反演差异.结果表明:地面高光谱数据模型和无人机多光谱数据模型都可以准确预测大豆LAI(在α=0.01显著水平下,R~2均>0.69,RMSE均<0.40);地面高光谱RVI对数模型的LAI预测能力优于无人机多光谱NDVI线性模型,但两者差异不大(E_A相差0.3%,R~2相差0.04,RMSE相差0.006);高分一号WFV数据模型对研究区内大豆LAI的预测效果不理想(R~2<0.30,RMSE>0.70).针对星、机、地三类遥感信息源,地面高光谱数据在反演LAI方面较传统多光谱数据有优势但不突出;16 m空间分辨率的高分一号WFV影像无法满足田块尺度作物长势监测的需求;在保证获得高精度大豆LAI预测值和高工作效率的前提条件下,基于无人机遥感的农情信息获取技术不失为一种最佳试验方案.在当今可用遥感信息源越来越多的情况下,农业无人机遥感信息可成为指导田块精细尺度作物管理的重要依据,为精准农业研究提供更科学准确的信息.
关键词： 多源遥感数据 无人机 叶面积指数 植被指数 经验回归模型 反演
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太赫兹技术用于精准农业污染检测探索研究（英文）
《红外与激光工程 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用太赫兹光谱技术进行了土壤中重金属铅含量检测研究,太赫兹光谱是一种拥有多种独特性质的新型安全检测技术,前期实验结果证明该研究具有一定可行性。制备了不同浓度的含铅污染土壤样品,研究并确定了压片法制备参数,然后在首都师范大学太赫兹实验室开展了样品测量实验,获取了有效数据。分别采用偏最小二乘和区间偏最小二乘法对太赫兹全谱数据进行了建模和预测,结果表明经优化的预测结果相关系数达到0.81,证实了该方法可行。借助于该检测手段,可以得到农田的重金属铅污染分布图,然后根据污染图进行污染治理和农田土壤有效管理,从而提高农田的生产能力。为精准农业中农田重金属污染快速检测、实现农业可持续发展提供参考。
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农业机械导航关键技术发展分析
《农机化研究 》 2016 北大核心
摘要：自动导航技术是农业机械在农业环境中进行自主控制和智能控制的关键技术,对农业生产精细化、规模化、智能化研究有着重要意义。为此,首先介绍了农业自动导航的关键技术,并通过分析国内外文献,阐述了国内外在导航感知系统、导航控制算法和车辆转向控制系统方面的研究现状,最后指出农业机械自动导航技术的发展趋势和展望。
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基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究
《中国生态农业学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：叶面积指数(LAI)是评价作物长势的重要农学参数之一,利用遥感技术准确估测作物叶面积指数(LAI)对精准农业意义重大。目前,数码相机与无人机系统组成的高性价比遥感监测系统在农业研究中已取得一些成果,但利用无人机数码影像开展作物LAI估测研究还少有尝试。为论证利用无人机数码影像估测冬小麦LAI的可行性,本文以获取到的3个关键生育期(孕穗期、开花期和灌浆期)冬小麦无人机数码影像为数据源,利用数字图像转换原理构建出10种数字图像特征参数,并系统地分析了3个生育期内两个冬小麦品种在4种氮水平下的LAI与数字图像特征参数之间的关联性。结果表明,在LAI随生育期发生变化的同时,10种数字图像特征参数中R/(R+G+B)和本文提出的基于无人机数码影像红、绿、蓝通道DN值以及可见光大气阻抗植被指数(VARI)计算原理构建的数字图像特征参数UAV-based VARIRGB也有规律性变化,说明冬小麦的施氮差异不仅对LAI有影响,也对某些数字图像特征参数有一定影响;在不同条件(品种、氮营养水平以及生育期)下的数字图像特征参数与LAI的相关性分析中,R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB与LAI显著相关。进而,研究评价了R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB构建的LAI估测模型,最终确定UAV-based VARIRGB为估测冬小麦LAI的最佳参数指标。结果表明UAV-based VARIRGB指数模型估测的LAI与实测LAI拟合性较好(R2=0.71,RMSE=0.8,P<0.01)。本研究证明将无人机数码影像应用于冬小麦LAI探测是可行的,这也为高性价比无人机遥感系统的精准农业应用增添了新成果和经验。
关键词： 无人机 遥感 数码影像 冬小麦 叶面积指数 数字图像特征参数
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甘蓝枯萎病抗性基因FOC1序列分析及抗性相关变异位点分析
《华北农学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：旨在发掘甘蓝抗枯萎病基因FOC1中与抗性相关的特异性单核苷酸多态性(SNP),为进一步开发FOC1特异分子标记提供理论依据。在对11份甘蓝自交系材料枯萎病抗病表型鉴定基础上,通过基因测序,对每份材料中FOC1等位基因及相应的氨基酸序列变异进行分析。结果表明,FOC1等位基因序列之间共存在92处SNP变异和2处Indel变异,其中包含C381A/G等18个在抗、感材料中表现出特异性差异的SNPs。此18个特异的SNP中转换型比率为86.11%、颠换型比率为13.89%,4种碱基变异率以T/C、G/A最高,分别占47.22%和38.89%,而C/G和A/C变异率共占13.89%。本研究也发现抗、感材料中存在4个特异的SNP,可造成3个氨基酸的变化。
面向大规模、多区域的可燃气体远程监测预警技术
《北京工业大学学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了实现大规模、多区域的可燃气体的统一监测预警,使用无线传感器网络自组网技术、通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)无线传输技术和服务器数据库设计了可燃气体报警器采集节点、可燃气体报警器汇聚传输节点并完成服务器云管理平台的搭建.温湿度补偿算法提高了可燃气体报警器的采集精度,多级报警策略使可燃气体预警更智能,数据传输加密算法使数据传输更安全.系统可以应用在居民小区环境对可燃气体泄露智能预警.相关管理部门根据服务器云管理平台对预警信息及时处理并长期对监测数据进行统计分析.最后对搭建的远程可燃气体监测预警系统进行应用测试.结果表明:系统丢包率和用户收到预警信息时间间隔都满足可燃气体预警的实际要求.
关键词： 可燃气体监测 无线传感器网络 智能预警 通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)数据传输 服务器云管理平台
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利用低场核磁共振及其成像技术分析水稻浸种过程水分传递
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究水稻种子浸种过程中内部水分流动情况,可视化内部水分传递过程,利用低场核磁共振及其成像技术,监测沈农9816号、七山占及秀子糯3个品种水稻种子48 h浸种过程。每6 h时间间隔利用自旋回波(spin echo,SE)脉冲序列获取样品的质子密度加权像,利用硬脉冲自旋回波(carr-purcell-meiboomgill sequence,CPMG)序列获取样品的横向弛豫时间T2反演谱,从而分析浸种过程对水稻种子内部水分分布的影响。试验结果表明:核磁共振是一种有效的水分检测技术,可以实现浸种过程中种子内部水分的快速、准确、无损的检测。利用水稻种子的质子密度加权像,能够直观检测到种子内部水分分布情况,动态的监测到种子内部水分流动过程,分析发现水分最初是从胚进入种子内部,继而通过种皮的渗透,最后到达胚乳部分。根据T2反演谱信号幅值计算得到的水稻种子吸水率,发现3个品种在相同浸种时间的各个监测点均反映出秀子糯吸水率最高,沈农9816号吸水率最低,试验结果验证了支链淀粉的吸水性优于直链淀粉。研究结果可以为水稻种子浸种过程中水分传递的理论模型构建提供数据支持。
关键词： 水分 核磁共振 种子 质子密度加权像 伪彩图 浸种 水分传递 T2反演谱
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