测产系统作为现代农业的智能装备,通过获取田间农作物的产量信息,为农业生产经营提供决策。现有的测产系统通过获取联合收获机田间作业的谷物流量、作业面积和定位信息,实现间接测量农作物的产量。其中对流量的采集通过冲量法测量搅龙式输粮装置的谷物质量流量,以及利用容积法测量升运器刮板式输粮装置的谷物体积流量。前者受联合收获机外部振动和田间作业环境多变的干扰,目前的研究主要对流量信号频率滤波处理,缺少对流量信息细节分析,使得测量误差较大;后者受升运器刮板内谷物分布和装置倾斜变化的影响,导致测量误差大。为了减小谷物流量测量误差,提高北斗定位信息测量精度,获取可靠的产量数据,本文开展了如下工作。1.获取产量数据中的流量信息和定位信息。针对搅龙式输粮结构设计了冲量式流量传感器,在输粮搅龙出粮口安装导流板和改进传感器的冲击板为弧形板,获取可靠的流量冲击信息;对流量传感器输出设计了流量监测系统,便于后续的信号采集与标定。针对刮板式输粮结构设计了对射式激光阵列传感器,通过在升运器刮板侧壁安装多组激光器,将被测谷物划分为多个测量区域,减小谷物分布变化造成的测量误差。利用北斗定位模块获取定位信息,通过位置差分和伪距差分修正系统定位误差,进一步提高位置测量精度,为绘制精确的产量图提供依据。2.谷物流量信息处理方法研究。公开的研究缺乏对流量信息空间域和时间域的分析,通过分析流量传感器输出信号频谱特性,对信号中含有的机械振动、传感器自身噪声和信号漂移干扰的频段进一步研究。采用小波分解剔除噪声信号,根据流量信息中提取的噪声特征选择合适的小波基并确定分解尺度,对信号中高频分量进行多尺度分解后滤除,低频干扰采用阈值处理,将分解信号重构为流量有效信息。3.谷物产量信息的处理。设计车载测产系统读取流量、定位和作业速度信息,利用单片机将获取的信息按时间序列存储到SD卡中,产量数据由流量和作业速度与割幅关系计算得出。利用计算机读取SD存储的信息,将计算的产量数据导入到Origin软件的工作表中,由Origin软件绘图工具生成农田作业产量图。4.车载测产系统的试验。通过输粮搅龙平台对冲量式流量传感器进行标定试验,试验显示流量测量相对误差最大为1.68%。将测产系统安装在联合收获机上进行水稻收割试验,在输粮搅龙出口安装冲量式流量传感器,获取定位信息对应的流量。在作业区域内改变收获机作业速度改变谷物流量,通过计算收割区间的谷物质量,测产系统在各个作业区间累计质量测量平均相对误差为4.60%,说明小波分解在不同的作业参数下,能够减小噪声对流量测量的影响。根据测产系统存储数据生成的产量图和人工测量的产量对比,产量相对误差不超过7.14%,验证了绘制产量图的准确性。