本发明属于农作物监测技术领域，具体涉及一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置及方法，包括无人机本体、光谱仪本体以及无人机电控系统，还包括用于安装所述光谱仪本体的吊装箱体和设于吊装箱体内的控制器、气泵及其蓄电池；所述吊装箱体下端面且位于所述光谱仪本体周向外端设有不少于4个气囊件，所述吊装箱体内开设有供所述光谱仪本体进行收纳的收纳腔，收纳腔后端连通有气腔；通过在无人机本体下方设置吊装箱体以及光谱仪本体，在进行光谱探测时光谱仪本体位于吊装箱体下方，当无人机电控系统发出故障信号时，表明无人机本体出现故障有坠落风险，此时控制器接收该信号后控制气泵启动以对气囊件充气形成第一防护部件。
1.一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置，包括无人机本体(1)、光谱仪本体(31)以及无人机电控系统，其特征在于：还包括用于安装所述光谱仪本体(31)的吊装箱体(3)和设于吊装箱体(3)内的控制器、气泵(37)及其蓄电池(34)；
所述吊装箱体(3)下端面且位于所述光谱仪本体(31)周向外端设有不少于4个气囊件(32)，所述吊装箱体(3)内开设有供所述光谱仪本体(31)进行收纳的收纳腔(35)，收纳腔(35)后端连通有气腔(36)，气腔(36)内壁设有气泵(37)，其中，气泵(37)的进气端位于所述气腔(36)内、排气端通过气管件(39)与所述气囊件(32)连通；
当所述无人机电控系统发出故障信号后，所述控制器接收所述故障信号后控制气泵(37)启动，气泵(37)的进气端在气腔(36)内进行抽气，使气腔(36)内逐步形成负压，在负压作用下光谱仪本体(31)逐步向收纳腔(35)内部移动；气泵(37)的排气端对所述气囊件(32)进行充气，气囊件(32)涨起对光谱仪本体(31)形成防护；
所述吊装箱体(3)侧端面对应所述气囊件(32)设有容纳腔和设于容纳腔内的防护板件(33)，所述防护板件(33)脱离容纳腔时朝向吊装箱体(3)上所述光谱仪本体(31)安装面弹出；
所述吊装箱体(3)内部设有与所述气管件(39)连通的活动腔(4)，活动腔(4)内滑动安装有活动板件(5)，活动板件(5)上固定连接有连杆(6)，连杆(6)的端部延伸至活动腔(4)外端且与防护板件(33)固定连接，连杆(6)上且位于活动板件(5)与活动腔(4)之间套设有伸缩弹簧(7)；
所述防护板件(33)包括U型卡座(331)、以及设于U型卡座(331)内的定位轴(333)、以及套设于定位轴(333)上且转动设于U型卡座(331)内的挡板(332)、以及套设于定位轴(333)与挡板(332)之间的卷簧(334)；
2.根据权利要求1所述的一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置，其特征在于：
所述光谱仪本体(31)通过安装板件(38)滑动设于所述收纳腔(35)内壁。
3.根据权利要求1所述的一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置，其特征在于：
所述吊装箱体(3)通过连接板(2)可拆卸安装于所述无人机本体(1)底部。
4.一种利用上述权利要求1‑3任一项所述识别装置进行冬小麦物候期识别方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将所述光谱仪本体(31)可拆卸安装于所述吊装箱体(3)下端，调整位置使光谱仪本体(31)的探测端朝下；
S2：将吊装箱体(3)可拆卸安装于无人机本体(1)下端，安装完成后使无人机本体(1)通电，通过无人机本体(1)控制端控制无人机电控系统与设于吊装箱体(3)内的控制器电连接；
S3：启动无人机本体(1)，通过遥控控制无人机本体(1)飞向冬小麦大田上空，再启动光谱仪本体(31)，完成冬小麦的光谱图像采集；
S4：利用计算机对光谱图像进行分析，得出对应当前时间节点下冬小麦物候特征并与冬小麦理论物候特征相比较，以识别出当前节点下的冬小麦物候期。
一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于农作物监测技术领域，具体涉及一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置及方法。
背景技术
[0002] 冬小麦的生长周期可分为播种期、出苗期、分蘖期、越冬期、返青期、起生期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期与成熟期。冬小麦的的物候期情况是小麦生态系统与产量估算之间的重要联系，因此准确测定小麦物候信息对田间管理和决策至关重要。
[0003] 基于高光谱成像技术识别小麦物候期被广泛应用于农业领域，高光谱遥感具有光谱分辨率高、波段范围窄、图谱合一、连续成像等特点，能够区分出地物光谱的细微差别；现有采集小麦光谱图像常采用无人机悬吊光谱仪进行实时采集小麦作物大田的高光谱遥感影像，且现有技术中专门针对农业领域中开发的集成光谱仪的无人机设备造价较高，且该类设备中光谱仪型号较为单一，且由于造价较高，往往无人机的一次意外坠落事件可能会导致光谱仪报废，造成巨大经济损失。
发明内容
[0004] 本发明的目的就在于提供一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。
[0005] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006] 一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置，包括无人机本体、光谱仪本体以及无人机电控系统，还包括用于安装所述光谱仪本体的吊装箱体和设于吊装箱体内的控制器、气泵及其蓄电池；
[0007] 所述吊装箱体下端面且位于所述光谱仪本体周向外端设有不少于4个气囊件，所述吊装箱体内开设有供所述光谱仪本体进行收纳的收纳腔，收纳腔后端连通有气腔，气腔内壁设有气泵，其中，气泵的进气端位于所述气腔内、排气端通过气管件与所述气囊件连通；
[0008] 当所述无人机电控系统发出故障信号后，所述控制器接收所述故障信号后控制气泵启动，气泵的进气端在气腔内进行抽气，使气腔内逐步形成负压，在负压作用下光谱仪本体逐步向收纳腔内部移动；气泵的排气端对所述气囊件进行充气，气囊件涨起对光谱仪本体形成防护。
[0009] 作为本发明的进一步优化方案，所述吊装箱体侧端面对应所述气囊件设有容纳腔和设于容纳腔内的防护板件，所述防护板件脱离容纳腔时朝向吊装箱体上所述光谱仪本体安装面弹出；
[0010] 所述吊装箱体内部设有与所述气管件连通的活动腔，活动腔内滑动安装有活动板件，活动板件上固定连接有连杆，连杆的端部延伸至活动腔外端且与防护板件固定连接，连杆上且位于活动板件与活动腔之间套设有伸缩弹簧。
[0011] 作为本发明的进一步优化方案，所述防护板件包括U型卡座、以及设于U型卡座内的定位轴、以及套设于定位轴上且转动设于U型卡座内的挡板、以及套设于定位轴与挡板之间的卷簧。
[0012] 作为本发明的进一步优化方案，所述挡板具体为弹性伸缩板。
[0013] 作为本发明的进一步优化方案，所述光谱仪本体通过安装板件滑动设于所述收纳腔内壁。
[0014] 作为本发明的进一步优化方案，所述吊装箱体通过连接板可拆卸安装于所述无人机本体底部。
[0015] 一种利用上述任一项所述识别装置进行冬小麦物候期识别方法，包括如下步骤：
[0016] S1：将所述光谱仪本体可拆卸安装于所述吊装箱体下端，调整位置使光谱仪本体的探测端朝下；
[0017] S2：将吊装箱体可拆卸安装于无人机本体下端，安装完成后使无人机本体通电，通过无人机本体控制端控制无人机电控系统与设于吊装箱体内的控制器电连接；
[0018] S3：启动无人机本体，通过遥控控制无人机本体飞向冬小麦大田上空，再启动光谱仪本体，完成冬小麦的光谱图像采集；
[0019] S4：利用计算机对光谱图像进行分析，得出对应当前时间节点下冬小麦物候特征并与冬小麦理论物候特征相比较，以识别出当前节点下的冬小麦物候期。
[0020] 本发明的有益效果在于：
[0021] 1)本发明通过在无人机本体下方设置吊装箱体以及光谱仪本体，在进行光谱探测时光谱仪本体位于吊装箱体下方，当无人机电控系统发出故障信号时，表明无人机本体出现故障有坠落风险，此时控制器接收该信号后控制气泵启动以对气囊件充气形成第一防护部件；
[0022] 2)本发明中气泵的进气端位于气腔内、排气端通过气管件与气囊件连通，在气腔内的进气端的抽气作用，使得气腔内逐步形成负压，在负压作用下光谱仪本体逐步向收纳腔内部移动，防止光谱仪本体外漏导致坠机时受损；
[0023] 3)本发明中电控系统出现故障后，控制器接收故障信号控制气泵启动，由于气管件的连通作用，活动腔内也不断进气，但由于伸缩弹簧的弹力作用，导致在气囊件涨起之前，防护板件并不会立马伸出吊装箱体的外表面，当气囊件完全涨起后，气管件内的气压大于伸缩弹簧的弹力，使得防护板件会伸出吊装箱体的外表面；此时挡板在卷簧弹性作用下发生转动，使得挡板的端部均指向近光谱仪本体的方向，以形成第二防护部件。
附图说明
[0024] 图1是本发明的整体结构示意图；
[0025] 图2是本发明中吊装箱体与光谱仪本体连接处结构示意图；
[0026] 图3是本发明中吊装箱体内部剖面图；
[0027] 图4是本发明图3中A处放大结构示意图；
[0028] 图5是本发明中防护板件的结构示意图。
[0029] 图中：1、无人机本体；2、连接板；3、吊装箱体；4、活动腔；5、活动板件；6、连杆；7、伸缩弹簧；31、光谱仪本体；32、气囊件；33、防护板件；34、蓄电池；35、收纳腔；36、气腔；37、气泵；38、安装板件；39、气管件；331、U型卡座；332、挡板；333、定位轴；334、卷簧。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
[0031] 如图1‑5所示，本发明提供了一种基于高光谱影像的冬小麦物候期识别装置，包括无人机本体1、光谱仪本体31以及无人机电控系统，还包括用于安装光谱仪本体31的吊装箱体3和设于吊装箱体3内的控制器、气泵37及其蓄电池34；吊装箱体3通过连接板2可拆卸安装于无人机本体1底部。蓄电池34用于给吊装箱体3内的控制器和气泵37的供电。
[0032] 本发明中光谱仪本体31可选用成像光谱仪；本发明中无人机本体1带电控系统故障自检模块，当电控系统出现故障后，立即发出故障信号。
[0033] 吊装箱体3下端面且位于光谱仪本体31周向外端设有不少于4个气囊件32，吊装箱体3内开设有供光谱仪本体31进行收纳的收纳腔35，收纳腔35后端连通有气腔36，气腔36内壁设有气泵37，其中，气泵37的进气端位于气腔36内、排气端通过气管件39与气囊件32连通。
[0034] 当无人机电控系统发出故障信号时，表明无人机本体1出现故障有坠落风险，控制器接收故障信号后控制气泵37启动，气泵37的进气端在气腔36内进行抽气，使气腔36内逐步形成负压，在负压作用下光谱仪本体31逐步向收纳腔35内部移动；气泵37的排气端对气囊件32进行充气，气囊件32涨起对光谱仪本体31形成防护。
[0035] 参考图2，本发明中气囊件32充气涨起在吊装箱体3下端面形成第一防护部件，防止无人机本体1下落时光谱仪本体31受损；另外，当气泵37工作时，由于气泵37的进气端位于气腔36内、排气端通过气管件39与气囊件32连通，在气腔36内的进气端的抽气作用，使得气腔36内逐步形成负压，参考图3，在负压作用下光谱仪本体31逐步向收纳腔35内部移动，防止光谱仪本体1外漏导致坠机时受损。
[0036] 为进一步提升本发明中识别装置的防护效果，本发明还设置有第二防护部件，具体参考图3‑5，吊装箱体3侧端面对应气囊件32设有容纳腔和设于容纳腔内的防护板件33，防护板件33脱离容纳腔时朝向吊装箱体3上光谱仪本体31安装面弹出；吊装箱体3内部设有与气管件39连通的活动腔4，活动腔4内滑动安装有活动板件5，活动板件5上固定连接有连杆6，连杆6的端部延伸至活动腔4外端且与防护板件33固定连接，连杆6上且位于活动板件5与活动腔4之间套设有伸缩弹簧7。
[0037] 本发明中防护板件33包括U型卡座331、以及设于U型卡座331内的定位轴333、以及套设于定位轴333上且转动设于U型卡座331内的挡板332、以及套设于定位轴333与挡板332之间的卷簧334。
[0038] 在当电控系统出现故障后，控制器接收故障信号控制气泵37启动，由于气管件39的连通作用，活动腔4内也不断进气，但由于伸缩弹簧7的弹力作用，导致在气囊件32涨起之前，防护板件33并不会立马伸出吊装箱体3的外表面，当气囊件32完全涨起后，气管件39内的气压大于伸缩弹簧7的弹力，使得防护板件33会伸出吊装箱体3的外表面；此时挡板332在卷簧334弹性作用下发生转动，使得挡板332的端部均指向近光谱仪本体31的方向，以形成第二防护部件，使得无人机本体1在坠机时第二防护部件能在气囊件32作用后与地面接触，进一步泄力，为提高泄力效果，挡板332具体为弹性伸缩板，在与地面接触瞬间能够发生弹性形变。
[0039] 为进一步提高气泵37启动时光谱仪本体31的收纳速度，光谱仪本体31通过安装板件38滑动设于收纳腔35内。
[0040] 一种利用上述识别装置进行冬小麦物候期识别方法，包括如下步骤：
[0041] S1：将光谱仪本体31可拆卸安装于吊装箱体3下端，调整位置使光谱仪本体31的探测端朝下；
[0042] S2：将吊装箱体3可拆卸安装于无人机本体1下端，安装完成后使无人机本体1通电，通过无人机本体1控制端控制无人机电控系统与设于吊装箱体3内的控制器电连接；
[0043] S3：启动无人机本体1，通过遥控控制无人机本体1飞向冬小麦大田上空，再启动光谱仪本体31，完成冬小麦的光谱图像采集；
[0044] S4：利用计算机对光谱图像进行分析，得出对应当前时间节点下冬小麦物候特征并与冬小麦理论物候特征相比较，以识别出当前节点下的冬小麦物候期。
[0045] 本发明基于农业低空高光谱遥感技术，利用高光谱遥感数据能准确地反映冬小麦本身的光谱特征，可以更加精准地获取一些对应时间节点下的冬小麦物候特征，从而方便地预测冬小麦的长势和产量。
[0046] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
