有線ドローンの風圧を利用した施設栽培環境下における作物の群落内計測手法の開発

开发利用有线无人机风压测量设施栽培环境中作物面积的方法

基本信息

批准号：
21K05864
负责人：
深津時広
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、施設栽培環境下における作物の栽培管理を効率的に行うにあたり、ドローンの有効活用について検討を進めている。ドローンは広域を効率的かつ詳細に計測できるため、作物群落内の様子を把握するのに有効であるが、ワイヤなど障害物が多くGNSSの受信が不安定な施設内で安全に飛行させることは難しい。一方で、ドローンが飛行するさいに発生する風圧を利用することで、詳細な作物計測や受粉などの栽培管理支援が期待される。特にイチゴ栽培における群落内には、作物の生長状態を把握するのに重要な新葉が隠れているため、ドローンの風圧を利用してこれを計測できれば収量予測や生育診断を高精度に行うことができる。そこで本研究では、施設内を安全に飛行できる有線ドローンの実現や、ドローンの風圧を利用した群落内の新葉や葉の裏などの計測を行うための課題解決方法について検討する。有線ドローンについて本年度は、有線ドローンを試作して次の実験を行った。ワイヤの敷設状態(ドローンの上部/下部、本数・張力など)によって、安定性・作業性・制御アルゴリズムにどのような影響を与えるか、実現性や有効性が高い方式は何なのか、などについて施設内で試験飛行を行いながら検討を進めた。風圧モニタリングについて本年度は、有線ドローンで作物列上を移動観測した時系列画像データから各作物個体に新葉が新たに発生したか否かを自動で識別するために、作物個体に普遍的ＩＤを付与して識別する画像処理手法を開発した。また群落内観測のために加える風圧が花に及ぼす影響について検討した。

在这项研究中，我们正在考虑有效使用无人机来有效管理设施种植环境中的作物种植。无人机可以高效、精确地测量大面积区域，从而有效了解作物群落内的状况，但在有电线等许多障碍且 GNSS 接收不稳定的设施内很难安全飞行。另一方面，通过利用无人机飞行时产生的风压，预计可以支持详细的作物测量和授粉等耕作管理。特别是在草莓种植中，新叶隐藏在菌落内，这对于了解作物的生长状况非常重要，因此如果可以使用无人机的风压进行测量，则可以预测产量并诊断生长情况高精度我可以做到。因此，在本研究中，我们将考虑如何解决实现可在设施内安全飞行的有线无人机并利用无人机的风压测量社区中的新叶和叶子背面的问题。关于有线无人机今年，我们制作了一款有线无人机原型并进行了以下实验。电线安装的状态（无人机的顶部/底部、数量、张力等）如何影响稳定性、可操作性和控制算法，以及哪些方法最可行和有效？在设施内进行试飞时取得了进展？。在风压监测方面，今年我们将为单个作物分配一个通用ID，以便根据使用有线无人机移动和观察作物行获得的时间序列图像数据，自动识别每个作物是否出现新叶。开发了一种分配和识别图像的图像处理方法。我们还研究了风压对花朵的影响，以进行群落内观察。