Устройство для оценки состояния сельскохозяйственных культур и пастбищ Советский патент 1986 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к.области спектрофртометрии и может найти применение в -сельском хозяйстве, агрометеорологии при. дистанционном определении состояния сельскохозяйственных культур и пастбищ как при наземных, так и при авиационных обследованиях .

Целью изобретения является повышение достоверности и оперативности оценки состояния сельскохозяйственных культур..

.На чертеже представлена блок-схема устройства для определения состояния сельскохозяйственных культур и пастбищ.

Устройство состоит из фотоприемного блока 1 и блока 2 обработки сигналов.

Фотоприемный блок 1 содержит п идентичных каналов с различными неперекрывающимися оптическими фильтрами, каждый из каналов имеет св-ое окно и состоит из двух бленд 3 и 4 с фильтрами 5, фотодиода -6, фотосопро- т ИБления 7, предварительного усилителя 8 и мас лтабного усилителя 9. Выход каждого канала.фотоприемного блока соединен с соответствующим вхо- дом блока обработки сигналов.

Блок обработки имеет также п вХо- дов, к каждому из которых подключается m компараторов 10, выходы которых соединяются с входами каждого из т-1 инверторов 11 и т-1 схем 12 совпадения уровня сигнала п-го канала, причем выходы компараторов с низким уровнем эталонных напряжений соединены с первыми входами схемы 12 совпадения уровня сигнала, вторые входы которых через соответствующие инверторы 11 соединены с выходами компараторов 13 с более высоким уровнем эталонных нацряжений, выход каждой схемы 12 совпадения уровня : сигналов соединен с первыми входами каждой из t схем 14 совпадения образа, выходы которых соединены с со- отве -ствующими счетчиками 15 образов н -с одним из входов каждого из . t вентилей 16 запуска счетчика импульсов, вторые входы которых подключены к генер.атору 17 импульсов, выходы каждого из вентилей 16 соединены , с соответствующим счетчиком 18 импульсов.

Устройство работает следующим образом. Световой поток, отраженный от исследуемого объекта и сформиро

ванн,й б.пеп з.ой 4, поступает .через светофильтр 5 на фотодиод 6, а световой поток с эталонного отражателя, сформированный блендой 3, через идентичный фильтр 5 поступает на фотосопротивление . 7.

Выходное напряжение на выходе усилителя 9 пропорционально спектральному коэффициенту яркости (СКЯ) объекта:

К

(1)

0

5

0

5

0

где г

oS,

- СКЯ объекта;

P.

oS

световой поток, отраженный от объекта; - световой поток, отраженный от

К,

- СКЯ

эталонной поверхности; эталона.

Величина Кд, . вводится следующим образом,

При ориентировании на эталон обоих входов канала Ф и Ф, в формуле (1) равны. При этом с Ттомощью масштабного усилителя 9 устанавливается величина К/ , например 2,56, если Кд - - 25%. При ориентировании измеЭ1-Т-1

рительного канала на объект после установки величины К ji . вид формулы (1) не изменится и схема преобразования светового потока в напряжение автоматически будет учитывать измене-, ние естевтвенной освещенности и зна- чение выражения (1) будет зависеть только от состояния объекта.

Фотосигналы, преобразованные в амплитуду напряжения, поступают на соответствующую группу компараторов 10 блока 2 обработки сигналов. При :, этом сигнал с любой амплитудой вызовет срабатывание только одной схемы 12 совпадения уровня, а именно той, входы которой объединяют те два компаратора 10, между уровнями дискрими- нации которых находится амплитуда сиг- -нала.

Разность уровней дискриминации двух соседних компараторов 10 или область доТгустимсго изменения сигнала выбирается из .требований точности определения образа. При ориентирова НИИ фотоприемного блока на исследуемый объект на каждай вхо-д блока обработки сигналов поступает напряжение, пропорциональное СКЯ объекта, при этом на каждой группе компараторов 10

5 будет открыта только одна схема 12 совпадения уровня, сигналы с которых составят комбинацию из п СКЯ, характеризующую спектральный образ давного объекта. Указанную комбинацию выделяет, схема 14 совпадения образа. Данньй образ классифицируют, присваивая ему определенное название, например, озимая пшеница в фазу колошения с оценкой состояния 5 баллов или продуктивность пустынных пастбищ - 10 баллов.

Таким образом, устройство может распознавать образ только в том чае, если этот образ совпадает с т&м образом, который заложен в устройств

Для выбранного масштаба на один процент изменения СКЯ приходится 100 mV, а чувствительность промьтшен ных компараторов достигает 0,1 mV, что позволяет ограничить разность между уровнями дискриминации двух соседних компараторов или область изменения СКЯ до тысячных долей процента, что позволяет, в свою очередь выделять незначительные изменения данного класса.

Таким образом, каждая схема 14 совпадения может представлять србой область возможного изменения обра- за или одно из состояний этого обра- за. Каждое срабатывание любой из схем 14 совпадения подсчитывается счетчиком 15. Если необходимо учесть площадь культуры в определенном состоянии, тогда при равномерном движении устройства над полем сигнал со схемы 14 открывает вентиль 16, который запускает счетчик 18 имг пульсов от генератора 17 импульсов. По количеству зафиксированных импульсов и скорости движения определяется площадь объекта с данным состоянием.

форму Л-а изобретения

Устройство для оценки состояния сельскохояйственных культур и пастбищ, содержащее фотоприемный блок и блок обработки- сигналов, отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния достоверности и оперативности оценки, фотоприемный блок содержит п идентичных каналов, каждый из которых включает по крайней мере два неперекрывающихся оптических фильтра, а блок обработки сигналов соде ржит п X т компараторов, блок эталонных напряжений, га-1- инверторов, т-1 схем

совпадения уровня сигнала п-То канала, t схем .совпадейия образа, t счетчиков образа, генератор импульсов, t вентилей запуска счетчиков импульсов и I счетчиков импульсов, при этом

выход каждого из п каналов фотоприемного блока соединен с первыми входами m компара . оров, вторые входы которых соединены с соответствуюш 1ми выходами блока эталонных напряжений.

причем выходы компараторов с низким

уровнем эталонных напряжений соединены с первыми входами схе м совпадения уровня сигнала, вторые входы которых через соответствующие и нвер- торы соединены с выходами компарато- ров с более высоким уровнем зталон- iных напряжений, выход каждой из схем совпадения уровня сигналов соединен с первыми входами схем совпадения об- раза, выходы которых соединены с со- .ответствующими счетчиками образов и с одним из входов каждого из венти- лей запуска счетчиков импульсов, вторые входы которых подключены к генератору ,импульсов, а выходы каж- дого из вентилей соединены с соот- .ветствукицим счетчиком импульсов.

„jTO:

9

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для дистанционного определения состояния сельскохозяйственных культур. Устройство для оценки состояния сельскохозяйственных культур и пастбищ содержит фотоприемный блок и блок обработки сигналов, при этом фотоприемный блок содержит п идентич- , ных каналов с различными неперекрывающимися оптическими фильтрами, число которых определяется точностью воспроизведения гладкой кривой, характеризующей отражательную способность определенного объекта, а блок обработки сигналов содержит п х m компараторов, т-1 инверторов, т-1 схем совпадения уровня сигнала п-го канала, I схем совпадения образа, t счетчиков об.раза, генератор импульсов, вентилей запуска счетчиков импульсов причем выход каждого канала фотоприемного блока соединен с соответствующим входом блока обработки сигналов,к каждому из входов подсоединеноm компараторов так, что выход компаратора с низкой амплитудойдискриминации подсоединен к первому входу схемы совпадения уровня сигнала, а на второй ее вход через инвертор поступает сигнале выхода компаратора с более высоким уровнем дискриминации, выход каждой схемы совпадения уровня сигнала подсоединен к одному из входов каждой из t схем совпадения образа, выходы которых соединены со счетчиком данного образа и с одним из входов каждого t вентилей з апуска счетчика импуль - сов, второй его вход подключен к ге- нератору импульсов, а выход каждого вентиля соединен со счетчиком импульт сов. 1 ил. (О СО

Редактор Н.Егорова

Составитель Е.Маколкин

Техред О.Гортвай .. Корректор А.Ференц

Заказ 2758/41Тираж 778Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-(Полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4