北京易科泰生态技术有限公司
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Ecodrone®无人机遥感技术 ——基于多光谱与红外热成像技术的作物表型、精准农业应用方案(一)


Ecodrone®无人机遥感技术

——基于多光谱成像与红外热成像技术的作物表型、JZ农业应用方案

在变暖与水资源枯竭的背景下,作物冠层叶绿素效率、水分有效利用与水分胁迫成为作物表型分析、遗传育种、灌溉管理等重要的研究课题。易科泰生态技术公司以自主研发Ecodrone®无人机遥感技术为基础,引进国际先进的多光谱及红外热成像技术,为作物表型及JZ农业研究提供全新的应用方案。

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易科泰公司凭借多年在农业、林业、生态环境领域仪器技术研发集成及推广经验,结合多光谱成像及红外热成像技术的独特优势,将其引入Ecodrone®专业无人机遥感平台和陆基作物表型测量监测平台,通过选配多光谱、红外热成像、高光谱及叶绿素荧光成像技术,并配合土壤水分、空气温湿度、茎流等监测网络,组成完整的陆空双基作物数字化系统,从而使JZ农业研究手段由事后分析评价阶段转为事中控制及事先预防阶段,为野外大田作物表型研究、水分胁迫监测、产量预估、JZ农业及指导灌溉等方面,提供方便、快速、一体化的解决方案。

Ecodrone®专业无人机遥感平台

1.1 UAS-4轻便型无人机

主要特点:

l image.png自主研发4旋翼便携型专业无人机平台(ZL号ZL 2016 2 1103365.8),荣获第24届中国杨凌农业高新科技成果博览会“后稷奖”

l空机悬停时间达高60分钟,有效作业时间可达50分钟以上

l具备信号干扰保护,故障保护,低电压自动保护,一键自动返航降落功能

l标配高清RGB镜头实时图像回传,飞行现场尽收眼底。

l模块式设计、强大的可扩展性能和兼容性,可自由随时随地更换监测设备、满足各种野外监测要求,可同时搭载2种不同的监测设备如高清RGB相机、红外热成像和多光谱相机等

l可选配RGB镜头、多光谱镜头、NDVI镜头、红外热成像镜头、空气质量监测模块等

l全方位DJ专家支持,包括无人机专家、光谱遥感专家、生态环境专家等

l专业无人机遥感技术支持、培训

主要技术指标:

l裸机重量1850g,标配起飞重量4600g(包括电池、云台、镜头),ZD起飞重量8000g

l外形尺寸:916mm x 916mm x 220mm(螺旋桨及支架等展开),对称轴距650mm

l抗风能力:5级(8m/s 、28.8km/h)

l抗雨能力:在小雨天气可执行作业任务,但是不推荐雨天作业

l高精度GPS模块,支持GPS/北斗双模

l具备航点导航、定点、悬停、定高、航线、区域覆盖、环绕及跟随(follow-me模式,需地面站支持)等飞行模式,具备“黑匣子”功能模块等

l遥控器:工作频率840MHz,通道数10,发射功率(EIRP)FCC 100 dBm,控制距离5km(无干扰环境下可达15km)

l在线图传(FPV接收):工作频段5.8G,支持DVR黑匣子功能,ZD距离5km

l地面站软件(笔记本电脑用户自备):一站式智能软件系统,具备飞行监控、参数设置、语音报读功能,内嵌地形地貌数据,全自动规划航线,支持一键返航

1.2 UAS-8 多光谱与红外热成像无人机遥感平台

主要特点:

l自主研发8旋翼多功能无人机平台,适应高海拔、低气压等复杂严苛环境,海拔5000m以上高原地区可安全作业。

l强大的可扩展性能和兼容性,多可同时搭载3种不同传感器,实现一机多能。

l一次飞行可同时搭载10通道双机多光谱成像系统、双光红外热成像及RGB相机,同步获取10通道多光谱数据、红外热成像数据、RGB彩色影像,真正做到事半功倍。

l可选配RGB镜头、多光谱镜头、高光谱镜头、3D LiDAR传感器、NDVI专业镜头、红外热成像镜头、空气质量监测系统等。

l采用开源框架,集成自主双机热备份飞控,多重保护确保飞行安全。

l全方位DJ专家支持,包括无人机专家、遥感专家、生态环境专家等。

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主要技术指标:

lZD起飞重量16Kg,有效载荷6Kg。

lZD悬停时间: 50min(无负载),40min(负载1.5kg)。

l抗风性能:5级风可安全飞行(10m/s)、瞬间可承受6级风(13m/s)。

l抗雨能力:小雨天气可执行作业任务,但是不推荐雨天作业。

l标配高清RGB镜头实时图像回传,飞行现场尽收眼底。

l遥控器工作频率:840MHz,ZD通信距离(无干扰、无阻挡):≥15km

l等效全向辐射功率(EIRP):10dBm@900M、13dBm@5.8G、20dBm@2.4G

l视频输出接口:HDMI,SDI,USB

l协同功能:支持多机互联

l地面站软件(笔记本电脑用户自备):一站式智能软件系统,具备飞行监控、参数设置、语音报读功能,内嵌地形地貌数据,全自动规划航线,支持一键返航

二 光谱成像传感器技术

2.1 RedEdge-MX多光谱成像相机

RedEdge-MX相机,集入射光传感器(DLS)与GPS于一体,全身铝合金打造,是一款美观大气、坚固耐用并久经考验的专业无人机载多光谱传感器。,可无缝集成于EcoDrone UAS-4/8平台,组成即时可用的科研级无人机多光谱遥感系统,是市场上灵活、实用的解决方案之一。

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主要特点:

l 一次飞行可同步获取5个窄带光谱波段。

l 高影像分辨率:120m飞行高度时分辨率可达8cm。

l SD卡存储全部带有地理位置标签的影像。

l 直观的网络设置界面,可通过Wi-Fi设置,独立工作。

l 全新铝制机身,更耐用,更耐高温。

l 用于精确、可重复测量的经辐射计量校准的光谱成像仪。

l 完全访问原始数据,可以使用多种处理分析平台生成输出。

image.png应用领域:

l 作物表型及JZ农业

l 作物长势和农情监测

l 农业灾害胁迫监测评估

l 生态环境调查监测

l 水资源规划管理

l 土壤侵蚀监测评估

l 地理信息系统

2.2 10通道多光谱成像系统

10通道多光谱成像系统,是在RedEdge-MX基础上,新增RedEdge-MX Blue相机,组成同步10通道多光谱成像解决方案,用于别遥感和JZ农业研究。本系统以新的RedEdge-MX Blue为特色,在原有5个标准波段基础上,加上一组新的滤波器,使更多、更详细的分析成为可能,如浅水环境监测和叶绿素效率及植物红边坡度的详细分析。

主要特点:

l 一次飞行同步获取10通道多光谱影像,飞行作业事半功倍

l 同一无人机即可同时搭载RedEdge-MX和RedEdge-MX Blue,无需更换无人机平台

l 结合下行光传感器和GPS进行流线型集成,确保精确的环境光校准

l 双机共用一套DLS和GPS,节省成本和重量的同时,确保双机同时、同步、同光线

l 可与EcoDrone UAS-4/8无人机平台组成即飞即用(Ready-to-fly)系统

l 配备固定支架和快速安装连接器,可兼容DJI等无人机平台

l 利用新增的海岸蓝色波段监测浅水环境(气溶胶、浮质等)

l 利用新增的红、绿及两个红边波段详细分析叶绿素效率或红边坡度

l 两相机波段可任意互换使用,允许用户创建多种新的指数模型及详细分析

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技术参数:

重量

508.8g(含两个传感器、双机安装板、DLS2、线缆)

尺寸

8.7cm×12.3cm×7.6cm

电源

4.2-18.8V DC

光谱波段

海岸蓝(444,28)、绿(531,14)、红(650,16)、红边(705,10)、红边(740,18)

蓝(475,32)、绿(560,27)、红(668,14)、红边(717,12)、近红外(842,57)

RGB输出

3.6MP(全局快门,所有波段均对齐)

分辨率

1280×960(单波段1.2MP)

地面采样间隔

8cm/像素(120m相对高度)

拍摄速率

1秒/次,全部波段

接口

串口通讯,10/100/1000以太网,可移除Wi-Fi,外部触发,GPS,SDHC

视场角

47.2°

触发选项

定时模式、重叠模式、外部触发模式、人工触发模式

温度

0-40℃环境(无气流);0-50℃环境(气流>0.5m/s)

套装内容

RedEdge-MX传感器、RedEdge-MX Blue传感器、镜头保护盖、反射校准板、DLS及GPS、线缆、安装螺丝、快速转接板、硬质运输箱

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应用领域:

l 作物表型及JZ农业

l 作物长势和农情监测

l 农业灾害胁迫监测

l 生态环境调查监测

l 浅水环境监测

l 植物叶绿素效率评估

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