Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур
Фотоактивация растений посредством лазерной обработки является перспективным направлением развития современного аграрного производства. Обработка растений излучением с заданными характеристиками стимулирует развитие растений, формирование генеративных признаков и рост урожайности. Для автоматизации...
| Main Authors: | , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center
2021-12-01
|
| Series: | Информатика и автоматизация |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/15116 |
| _version_ | 1797696450205843456 |
|---|---|
| author | Natalya Sevostyanova Igor Lebedev Valeria Lebedeva Irina Vatamaniuk |
| author_facet | Natalya Sevostyanova Igor Lebedev Valeria Lebedeva Irina Vatamaniuk |
| author_sort | Natalya Sevostyanova |
| collection | DOAJ |
| description | Фотоактивация растений посредством лазерной обработки является перспективным направлением развития современного аграрного производства. Обработка растений излучением с заданными характеристиками стимулирует развитие растений, формирование генеративных признаков и рост урожайности. Для автоматизации процесса фотоактивации больших посевных площадей предложен подход, основанный на использовании специализированной лазерной установки, монтируемой на беспилотный летательный аппарат (БпЛА). При помощи БпЛА можно производить лазерную обработку сельскохозяйственных полей большой площади при минимальных затратах временных и человеческих ресурсов. В работе предложен алгоритм расчета траектории для равномерного покрытия прямоугольного участка земли лазерным излучением с заданными характеристиками. Приводится методика расчета требуемой мощности лазерной установки в зависимости от высоты и времени полета БпЛА. Преимуществом разработанного подхода является его универсальность, поскольку данный подход учитывает характеристики лазерного устройства и может применяться с устройствами различного типа. В зависимости от параметров лазера алгоритм строит такую траекторию для БпЛА, чтобы облучение всходов растений было равномерным на протяжении всего процесса обработки. При проведении полевых экспериментов при движении БпЛА вдоль рассчитанной траектории со скоростью 0,3 м/c время обработки поля длиной в 200 м и шириной 1 м составило 9 мин. Результаты полевых экспериментов показывают, что лазерное облучение для большей части изучаемых культур увеличило урожайность и высоту травостоя (у злаковых – для четырех из шести культур, у бобовых – для четырех из пяти изучаемых культур). Предлагаемый алгоритм построения пути для равномерного лазерного облучения участка учитывает площадь проекции лазерного излучения для обеспечения требуемых характеристик обработки поля. |
| first_indexed | 2024-03-12T03:26:34Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-01b8a096a1f84c2e8d22da288eca4f32 |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 2713-3192 2713-3206 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-03-12T03:26:34Z |
| publishDate | 2021-12-01 |
| publisher | Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center |
| record_format | Article |
| series | Информатика и автоматизация |
| spelling | doaj.art-01b8a096a1f84c2e8d22da288eca4f322023-09-03T13:31:39ZengRussian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research CenterИнформатика и автоматизация2713-31922713-32062021-12-012061395141710.15622/ia.20.6.815116Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культурNatalya Sevostyanova0Igor Lebedev1Valeria Lebedeva2Irina Vatamaniuk3NovBiotech, LLCSt. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences (SPC RAS)St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences (SPC RAS)St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences (SPC RAS)Фотоактивация растений посредством лазерной обработки является перспективным направлением развития современного аграрного производства. Обработка растений излучением с заданными характеристиками стимулирует развитие растений, формирование генеративных признаков и рост урожайности. Для автоматизации процесса фотоактивации больших посевных площадей предложен подход, основанный на использовании специализированной лазерной установки, монтируемой на беспилотный летательный аппарат (БпЛА). При помощи БпЛА можно производить лазерную обработку сельскохозяйственных полей большой площади при минимальных затратах временных и человеческих ресурсов. В работе предложен алгоритм расчета траектории для равномерного покрытия прямоугольного участка земли лазерным излучением с заданными характеристиками. Приводится методика расчета требуемой мощности лазерной установки в зависимости от высоты и времени полета БпЛА. Преимуществом разработанного подхода является его универсальность, поскольку данный подход учитывает характеристики лазерного устройства и может применяться с устройствами различного типа. В зависимости от параметров лазера алгоритм строит такую траекторию для БпЛА, чтобы облучение всходов растений было равномерным на протяжении всего процесса обработки. При проведении полевых экспериментов при движении БпЛА вдоль рассчитанной траектории со скоростью 0,3 м/c время обработки поля длиной в 200 м и шириной 1 м составило 9 мин. Результаты полевых экспериментов показывают, что лазерное облучение для большей части изучаемых культур увеличило урожайность и высоту травостоя (у злаковых – для четырех из шести культур, у бобовых – для четырех из пяти изучаемых культур). Предлагаемый алгоритм построения пути для равномерного лазерного облучения участка учитывает площадь проекции лазерного излучения для обеспечения требуемых характеристик обработки поля.http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/15116лазерная установкастимуляция роста растенийбпласельское хозяйствопланирование путипланирование покрывающей траекториималомощный лазерлазерная фотоактивация |
| spellingShingle | Natalya Sevostyanova Igor Lebedev Valeria Lebedeva Irina Vatamaniuk Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур Информатика и автоматизация лазерная установка стимуляция роста растений бпла сельское хозяйство планирование пути планирование покрывающей траектории маломощный лазер лазерная фотоактивация |
| title | Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур |
| title_full | Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур |
| title_fullStr | Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур |
| title_full_unstemmed | Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур |
| title_short | Инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством БпЛА с целью стимуляции роста культур |
| title_sort | инновационный подход к автоматизированной фотоактивации посевных площадей посредством бпла с целью стимуляции роста культур |
| topic | лазерная установка стимуляция роста растений бпла сельское хозяйство планирование пути планирование покрывающей траектории маломощный лазер лазерная фотоактивация |
| url | http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/15116 |
| work_keys_str_mv | AT natalyasevostyanova innovacionnyjpodhodkavtomatizirovannojfotoaktivaciiposevnyhploŝadejposredstvombplascelʹûstimulâciirostakulʹtur AT igorlebedev innovacionnyjpodhodkavtomatizirovannojfotoaktivaciiposevnyhploŝadejposredstvombplascelʹûstimulâciirostakulʹtur AT valerialebedeva innovacionnyjpodhodkavtomatizirovannojfotoaktivaciiposevnyhploŝadejposredstvombplascelʹûstimulâciirostakulʹtur AT irinavatamaniuk innovacionnyjpodhodkavtomatizirovannojfotoaktivaciiposevnyhploŝadejposredstvombplascelʹûstimulâciirostakulʹtur |