基于LiDAR的果園對靶變量噴藥控制系統設計與試驗

竇漢杰，翟長遠，王 秀，鄒 偉，李 琪，陳立平※

（1. 西北農林科技大學機械與電子工程學院，楊凌 712100；2. 北京市農林科學院智能裝備技術研究中心，北京 100097；3. 國家農業智能裝備工程技術研究中心，北京 100097）

0 引 言

農藥噴灑是果園病蟲害防治的主要方式，可減少66%～90%果品損失。果園風送噴藥技術是聯合國糧農組織推薦的一種高效施藥技術，已在果園病蟲害防治中得到廣泛應用。傳統的果園風送噴藥采用連續均勻噴藥的方式，不僅增加農藥使用量，而且多余的農藥飄移到空氣和地面造成環境污染。為解決這一問題，出現了基于傳感器的果園風送對靶變量噴藥技術，該技術可根據果樹位置、冠層體積、枝葉稠密度等特征信息進行變量噴藥，大大減少農藥用量。

目前，果園風送對靶噴藥采用的傳感器主要有紅外、超聲和激光雷達（Light Detection And Ranging, LiDAR）傳感器。紅外傳感器是最早用于果園對靶噴藥的傳感器，其通過探測果樹樹干或樹冠位置控制噴頭開啟時間實現對靶噴藥。He等基于紅外傳感器研發了一種果園精準對靶噴藥控制系統，該系統可節約50%～75%的農藥使用量。翟長遠等采用探測樹干估算樹冠位置的方法，使用紅外傳感器設計了幼樹靶標探測器。李麗等采用紅外傳感器實時探測果園靶標位置，并根據探測結果實施對靶噴藥控制。由于紅外對靶噴藥只能根據果樹有無進行選擇性噴藥，無法根據果樹冠層體積和枝葉稠密度進行變量噴藥，基于超聲傳感的對靶噴藥技術出現。……