第一篇：無人機高光譜技術在新農業生產中的應用分析

無人機高光譜技術在新農業生產中的應用分析

無人機高光譜技術以其高效和低成本的優勢被廣泛應用于粳稻營養監測、病蟲害檢測等方面，并取得了豐碩的成果。傳統的粳稻田間監測方法主要依靠農學專家或有經驗的農戶進行田間觀察，需要大量有經驗的專業人員，且診斷結果具有一定的主觀性；而衛星光學影像技術在成像過程中易受云、雨、霧等惡劣天氣的影響，粳稻監測的關鍵時期（分蘗期）又往往多云多雨。相比之下，無人機飛行成本低、操作便捷、影像獲取速度快、影像分辨率高，依據無人機高光譜數據構建粳稻生長監測模型指導精準施肥、監測粳稻病蟲害，能夠大幅提高粳稻田間管理效率，為精準農業提供理論依據。

1無人機高光譜數據獲取平臺

目前業界使用較多的無人機高光譜平臺多為x大疆創新公司生產的經緯MxxxPRO六旋翼無人機、x大華技術股份有限公司生產的Xxxx八軸旋翼無人機等。高光譜儀多采用x雙利合譜公司的GaiaSky-mini高光譜成像系統、芬蘭Rikola高光譜相機等。

2無人機高光譜粳稻氮素反演模型

實時檢測和評估水稻的氮素含量對于水稻的田間精準管理具有十分重要的意義，亦是氮肥合理使用的前提。獲取無人機高光譜數據后，運用ENVIx.x工具軟件對獲取的高光譜遙感影像進行感興趣區（ROI）高光譜數據提取；之后采用S-G平滑等方法對數據進行預處理剔除數據中土壤背景、水體等噪聲；接著采用主成分分析（PCA）、連續投影算法（SPA）等方法或構建光譜指數法（VI）對高光譜數據進行降緯；最后利用極限學習機（ELM）、BP神經網路（BPNN）等方法構建模型。近年來，針對無人機高光譜反演粳稻氮素含量模型的應用研究也逐日增多。有學者利用PCA和ELM方法建立了粳稻分蘗期氮素含量反演模型。經驗證，該模型準確率達到xx%以上，利用該模型構建了氮肥追施量處方圖，指導農用無人機對分蘗期水稻實施精準追肥，在保障水稻產量的前提下使氮肥追施量減少xx.xx%。這表明利用無人機高光譜構建的水稻氮素含量反演模型可作為氮肥處方決策和精準變量作業的基礎。

3無人機高光譜粳葉綠素素反演模型

粳稻的葉綠素含量是表征其生長狀態的重要性狀指標。常用的粳稻葉綠素含量檢測方法是分光光度法，然而該方法耗時、費力且有損。構建無人機高光譜粳稻葉綠素反演模型能夠無損、快速、大面積反演粳稻葉綠素含量。該項研究一直都是國內外精準農業學者重要的研究方向。無人機高光譜粳稻葉綠素反演模型的構建方法與氮素反演模型的構建方法類似。學者們的工作主要集中在兩個方面：建立各光譜指數，利用上述建模方法建立指數與葉綠素含量之間的反演模型；或者先對獲取的粳稻高光譜數據的全部波段進行SPA、PCA等方法建模。x農業大學曹英麗等學者研究發現：反演粳稻葉綠素含量的最優的光譜指數為優化的葉綠素吸收率指數（MCARI），基于最優子集選擇算法篩選出x個特征光譜指組合用于反演水稻葉片葉綠素的回歸模型精度最高，其決定性系數為x.xxx。該方法能夠實時快速地了解粳稻長勢，為精準農業做參考。

4無人機高光譜粳稻病害監測模型

稻瘟病、紋枯病等粳稻病害都具有傳播速度快，防控難度大，對粳稻產量影響極大等特點。據研究統計，因稻瘟病損失的水稻產量能夠養活近xxxx萬人。隨著精準農業的不斷推進，對病害防治的時效和準確性提出了更高層次的需求，傳統的“以點代面”的病害監測手段難以滿足其要求。無人機高光譜技術不僅能夠實現更大范圍內、更高空間分辨率的病蟲害精準監測，而且能夠快速地完成田塊尺度下目標信息的傳遞，獲得目標地物與周圍環境背景的相互關系。但目前利用無人機高光譜技術監測粳稻稻瘟病研究仍處在起步階段。以稻瘟病為例，有學者指出隨著稻瘟病病害等級的提升，水稻反射率整體呈現下降的趨勢，水稻植株中各生化指標也會出現變化；光譜指數的組合作為模型輸入量建立的預測模型具有極高的精度，能夠解釋稻瘟病所引起的植株整體生理參數綜合變化過程，可為無人機高光譜遙感實現穗頸瘟病定量遙感監測與預警分級提供支持。

第二篇：無人機在海事管理中的應用分析論文

無人機作為一種現代化遙控飛行器，技術逐漸成熟，已經在軍事、民用領域廣泛應用。由于無人機具有靈活機動、時效性高、成本低、損耗低、風險低、監測能力強以及覆蓋面廣等特點，非常適合于水上安全監管業務。目前，天津海事局、廣東海事局以及長江海事局等先后進行了多項無人機海事應用的課題和空中巡航監測的嘗試，國內還先后利用無人機參與海上溢油事故監測。應用實例表明，海事系統配置無人機與巡邏船、VTS, AIS, LRIT等監管系統有效結合，可促進以“全方位覆蓋、全天候運行、全過程監控”為特征的安全監管體系建設，全面提升海事依法行政和為公共服務的能力和水平。

一、無人機概念及系統組成無人機(unmanned aerial vehicle，簡稱UAV)是一種由無線遙控設備或由程序控制操縱的無人駕駛飛行器。具體而言，它是動力驅動，能夠通過無線電地面遙控飛行和(或)自主飛行，可重復使用。它與有人機的區別首先是無人駕駛，飛行過程由電子設備控制自動進行，飛機上無需安裝任何與飛行員有關的設備，可以有效地節省和利用空間裝載應用設備以完成賦予它的各種任務。

無人機系統主要包括飛機機體、飛控系統、數據鏈系統、發射回收系統、任務設備等。飛控系統又稱為飛行管理與控制系統，相當于無人機系統的“心臟”部分，對無人機的穩定性、數據傳輸的可靠性、精確度、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用。數據鏈系統可以保證對遙控指令的準確傳輸，以及無人機接收、發送信息的實時性和可靠性，以保證信息反饋的及時有效性和順利準確的完成任務。發射回收系統保證無人機順利升空，以達到安全的高度和速度飛行，并在執行完任務后從天空安全回落到地面。任務設備是無人機執行相應任務時搭載的設備。無人機與有人駕駛飛機的最大區別是，單純依靠無人機本身是不能完成任何任務的，它需要一套嚴密的控制系統和根據任務需要搭載的應用設備，所以無人機也稱為無人機系統。

二、無人機可應用于海事監管的業務領域

無人機可應用于海上巡邏執法、調查取證和應急反應、海上搜尋和救助，海上船舶溢油、排污監視、航標巡檢、航道測量等海事監管業務領域。

1海上巡邏執法、調查取證和應急反應

目前海上船舶大型化、快速化趨勢已經十分明顯，高速船和大型集裝箱船舶的航速已超過28 km，但海事系統現有巡邏船大部分不能達到此航速。同時，受巡邏船客觀條件的限制，利用巡邏船開展巡航存在視程短、反應慢，難以把握整體態勢，對違法船舶無法進行持續有效跟蹤，對一些違章行為無法繼續取證和處理等問題。而無人飛機高速、高效優勢可以有效地彌補執法艦船速度方面的不足。尤其是在調查取證和應急反應方面，通過使用無人飛機，可以保證反應的快速性和調查的及時性，防止肇事船舶逃逸，利用機載的攝像、攝影設備還可記錄和保存證據，便于調查處理。

2.海上搜尋與救助

一般海上救助常利用飛機或無人機快速到達現場，并在目標區上空低速飛行進行搜索。可通過機載光制冷紅外吊艙對有生目標進行探測，避免了由于人工搜救的不確定性而導致遺漏。光電吊艙的制冷紅外傳感器可對視野范圍內的有生目標和沒有溫度的物體進行顏色區分，地面站工作人員通過辨識，為救助直升機、艦船指示目標，指揮救助直升機、救助船舶和過往船舶協同實施救助。并且無人機能抗8級大風，能到達許多人員和船只無法抵達的危險區域，可以把高清視頻和照片實時傳送至監控中心，為有關部門快速處理提供信息保障，利用無人直升機可以大大提高救助成功率。

3.海上船舶溢油、排污監視和應急行動

海洋環境保護是當今海洋國家最關心的主題之一。隨著海上石油運輸量逐年增加，油船趨向大型化，海上船舶溢油風險也不斷增加。統計表明，石油是海洋最大的污染源，每年排入海水中的石油有42%是石油運輸過程中造成的。為此，各海洋國家紛紛制定溢油應急計劃，國際海事組織也通過了相應的決議。隨著中國石油進口量的增加和海洋石油開采力度不斷加大，對于海洋溢油的實時監測工作顯得尤為重要。海上溢油發生后的最初幾小時是防止污染擴散及其危害的最佳時機，利用無人機對重要航線、石油開采重要海域進行實時監測，一旦發生原油泄漏，借助機載的多光譜成像雷達對海面進行巡查，專用多光譜成像雷達更可在夜間進行溢油監測。同時，對于逐漸隱蔽化的夜間排污作業行為，無人直升機搭載多光譜成像雷達能夠通過違法排污船只排放物體的溫度、色值等信息確定排污行為。

4.航標的巡檢

航標是航海保障的主要手段，中國沿海有許多重要的燈塔、燈樁位于孤島之上，點多、線長、分散，交通不便，補給、維護十分困難。利用無人飛機上的任務設備，實現航標的快速巡檢，及時有效地報告航標工作狀態情況，避免無目的巡檢，可以有效提高航標正常率水平。

5.海區航道測量

利用航空攝影拍攝地面、水面，獲取圖像信息，經加工、處理和分析以提取被測對象的空間位置和有關信息的方法，已得到廣泛應用，特別是全數字攝影測量方法的應用，使無人飛機進行航空攝影也完全能夠滿足航空測量的要求。

三、無人機在國內外海事中的應用情況

近年來，隨著無人機技術的不斷進步，無人機的安全性與可靠性逐步提高，加之無人機具有重量輕、尺寸小、費用低、反應快等多項優勢，其應用于軍事和民用的領域已經越來越廣闊，美、日等發達國家將無人機應用于海事監管的力度也在不斷加大。

美國是無人機技術最先進的國家，其民用無人機也最為廣泛。美國海岸警備隊擁有各類飛機超過200架，其中固定翼飛機73架，直升機136架。但由于美國海岸線漫長，其空中巡邏能力仍要繼續加強。2001年初，美國海岸警衛隊簽署了一份采購合同，合同計劃采購包括貝爾公司的“鷹眼”和“火力偵察兵”兩種機型在內的76架無人機，采購數量首次超越有人機數量(固定翼35架，直升機34架)，目前，“鷹眼”無人機已經列編。另外，美國還使用MQ9“收割者”無人機應對給全球航運線路造成威脅的索馬里海盜等。

日本是當今全球最大的無人飛行器使用國之一，其應用主要集中在民用領域。在民用領域內，其無人飛行器廣泛應用于農業生產等部門。近年來，為應對與中國的海上糾紛，日本已開始使用無人機進行海上監視，并計劃研究新型無人偵察機加強海上警戒監視能力。

代表歐洲最高水平的奧地利S-100無人機，是多功能通用自主型無人機系統，軍用和民用領域應用廣泛，相繼被多個國家采用，目前已在巴基斯坦、西班牙和印度等國家的海事機構服役。

另外，韓國、菲律賓以及歐洲很多國家的海岸警衛隊也對無人機的應用提出了不同數量的要求。

四、無人機在中國海事監管中的應用情況

經過怕多年的發展，中國已逐步掌握了無人機制造的關鍵技術，所投放的產品也比較成熟。隨著試驗性小范圍應用經驗的不斷積累，無人機在航空攝影、農業作業、電力巡線、森林防火等民用領域已經廣泛應用，并且取得了令人矚目的成績，但在水上安全監管應用方面相對較少。

交通運輸部一直在研究和探索無人機海事應用，已進行多種應用測試，并開展了試點應用。天津海事局、廣東海事局、長江海事局等先后進行了多項無人機海事應用的課題和空中巡航監測的嘗試。例如，天津海事局租用固定翼無人機對轄區海域進行航空監測的試點工作，成立了無人機監控小組，與無人機技術公司緊密合作，探索無人機空中巡航模式。目前，利用無人機開展空中巡航的頻率可達每周1-2次，共設計有3條主要航線，監視范圍為天津海事局轄區1.6萬平方公里海域，基本覆蓋了轄區主航道、錨地以及海上石油平臺等重點海域。

五、無人機應用于海事監管需要解決的問題

1做好海事無人機配置的頂層設計框架

目前無人機海事應用的條件已基本成熟，但考慮到無人機屬于高科技產品，初步應用于海事系統要慎重，不應盲目全面建設，而應由局部試點轉向全面推進，循序漸進;同時，還要從無人直升機起飛重量、任務載荷、巡航速度、巡航時間等無人直升機平臺單項技術指標和飛行綜合性技術性能等方面，確定海事應用的無人機機型，以滿足海事監管需要。

2.制定海事無人機的吊艙設備技術標準

目前，無人機可加裝的機載任務設備主要有:機載光電吊艙、機載AIS、機載VHF、合成孔徑雷達、3D激光雷達、機載多光譜成像儀、機載VHF、位置識別信號裝置、光電EO、報警裝置、圖像傳輸設備等。而對于海事監管的具體業務來說，需要從吊艙傳感器類型、穩定精度、探測距離、海事目標識別及跟蹤以及與無人機匹配聯調等方面，制定海事無人機任務載荷的技術標準，以便針對不同海事應用任務類型，選擇不同的無人機平臺及其適配任務載荷。

3.妥善解決無人機的空域管制問題

目前國內空域的管理還沒有放開，無人機與有人機同樣面臨著空管限制、不能隨時起飛的問題。按照無人機相關政策及規定，為保障海事無人機的正常使用，需要向空軍航空管制部門和民航空中管制部門進行申請相關手續。借鑒國內農業監測、電力巡線無人機飛行許可獲取程序，海事無人機巡航飛行需要完成兩方面的工作保證正常飛行，一是向民航局申請特許飛行證;二是針對飛行空域及航線，向所屬軍區空軍航空管制部門報備飛行計劃。

4.做好無人機系統人員配置及操控培訓

為了滿足無人機海事監管的需求，應有相應的操作與維護人員。因此，需進行相關技術知識、設備的工作原理和技術性能、系統結構及配置、安裝調試、維護操作、系統配置操作及系統運行數據采集和分析等方面的培訓，使受訓人能熟練掌握系統軟硬件的日常操作管理和維護，并能對一般性故障進行診斷、排除與恢復;能熟練使用所提供的各種工具;能對系統的運行數據進行采集、分析和處理。最終，使受訓人員達到獨立承擔無人機飛行任務和正常維修保養無人機系統的能力。

第三篇：激光誘導擊穿光譜儀器(LIBS)在火星土壤分析中的應用

激光誘導擊穿光譜儀器（LIBS）在火星土壤分析中的應用

2012年8月6日，火星科學實驗室太空探測器如期將“好奇”號探測車成功發送至火星表面，萬事俱備，該探測車即將開始它的使命。“好奇”號的主要任務是使用光電技術分析火星土壤和巖石的成分，這一切都要通過車載的儀器來完成。車載光學儀器能夠檢測探測車周圍方圓7米區域內樣本的物理特性。

進行光電檢測操作的重要儀器是 ChemCam，這是一個激光識別系統，是裝載于“好奇”號上的第一批儀器之一，主要用于供電和進行遠程傳感。海洋光學為ChemCam提供了三套定制的HR2000光譜儀，這些光譜儀經過配置用于為ChemCam分析火星巖石和土壤成分。專家預測ChemCam將于2012年8月10日左右開始進行校準，并于8月17日和18日進行火星表面的首批分析。

"ChemCam的主要任務是尋找輕質的化學元素，例如碳、氮和氧，這些元素都是維持生命所必需的”。ChemCam團隊的首席研究員Roger Wiens說，“該系統可以對火星表面冰凍水以及其他資源進行快捷、精準的探測，例如對碳元素的檢測”。所以ChemCam就成為“好奇”號完成使命的一個重要組件。”

ChemCam的應用以激光誘導擊穿光譜儀器（LIBS）為基礎。該儀器的性能已經在極端地球環境中被證實，例如其在核反應堆內部和海底的應用，此次是其第一次用于行星科研。

“好奇”號上搭載的LIBS系統配有14mJ的納秒脈沖激光器（單次脈沖時間為5ns），聚焦在0.3-0.6mm的檢測區域，脈沖速度為3次/秒，所以它的功率可達10 MW/mm2，這些能量足以融化火星土壤和巖石中的元素，使它們的原子變為激發態，此時記錄下激發態原子產生的等離子體光譜，通過對這些光譜數據的分析就可以得出火星巖石化學成分的信息。

由于為了達到檢測范圍內的探測準確，同一個區域預計要進行50-75次獨立的脈沖，從而在設計LIBS系統時，對于同一地點激光的重復性要求非常高，這樣可以有效除去采樣地點表層覆蓋的灰塵和風化層。ChemCam的設計適用于在整個任務執行過程捕捉到1400次觀測結果。

ChemCam將應用于“好奇”號到達的每一個地點，但是將在探測車著陸的蓋爾隕坑展開工作。“這是一個值得令人驚訝的消息，因為蓋爾隕坑的山脈出現在完全是沉積材料構成的軌道上，這是一個比美國大峽谷的深度幾乎還要高三倍的沉積層組合地貌。” 美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)的博士后研究員Nina Lanza說。

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室提供ChemCam光譜儀和數據處理器，并指導整個探索過程。法國空間研究中心（CNES）和法國圖盧茲天體物理學實驗室（CESR）一起提供ChemCam激光和望遠鏡，其中激光由法國泰雷茲集團（Thales）制造。.

第四篇：SMES在電力系統中應用的技術經濟性分析

SMES在電力系統中應用的技術經濟性分析

根據SMES成本分析，結合系統需求，提出SMES在電力系統中應用的經濟容量

基于SMES成本分析，考慮SMES在系統中應用的技術優越性，SMES的引入對電網建設及運行成本的降低等因素，建立技術經濟分析模型。。

按照這個思路大概整理一下。

第五篇：視頻分析技術在公安系統中的應用3

另外一種是通過網絡模式采集壓縮視頻流，將壓縮的視頻流轉換成非壓縮格式進行分析，導致要采用具有高運算能力的處理器，如雙核、四核服務器等，消耗了大量的資源進行視頻格式轉換，一般視頻分析及視頻格式轉換各自消耗50%的資源，這也是限制視頻分析路數的主要原因。

4.2誤報問題

在實際應用中，由于現場環境的復雜性、多變性以及視頻監控系統本身圖像質量的原因，會產生大量誤報信息，如何提高分析的精度、減低誤報率，尤其是在人流復雜的環境進行精確分析，這就體現了廠家的實力。

有研發能力的廠家為了提高視頻分析的精確度，降低系統誤報率，會采集大量的視頻信息進行分析，對光照度(逆光、反光、車燈、陰影等)、天氣的變化(雨、霧、雪、煙霧等)、環境的變化(樹葉、人流、晃動等)等因素進行精確的計算，不斷調整參數，并合理運用“過濾”機制減少誤報率。

4.3工程商的問題

目前，有很多工程商對視頻智能分析技術一知半解，聽信廠家的廣告宣傳，認為視頻分析技術無所不能，片面理解視頻分析技術，導致在施工過程中存在各種問題，導致系統誤報問題不斷。

視頻分析技術的調試存在“72小時調試法”的說法，就是說每一種分析技術從調試到投入使用，需要根據現場的實際情況，經過72小時試運行及不斷的修正、精心調試，逐步降低誤報率，提高精度，才可以投入使用。

一個成功的視頻智能分析系統，除了廠家要有持續的研發能力提供技術保障外，還要求工程商有豐富的工程經驗，透徹理解視頻分析技術，精心安裝，耐心調試，才可以達到滿意的效果。