【摘 要】
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利用光谱仪对农作物进行长势监测已经成为世界农业的发展方向。随着电子技术的发展,光谱仪的功能也越来越丰富,并应用到各行各业,但是存在体积大、结构复杂、配件多、携带不
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利用光谱仪对农作物进行长势监测已经成为世界农业的发展方向。随着电子技术的发展,光谱仪的功能也越来越丰富,并应用到各行各业,但是存在体积大、结构复杂、配件多、携带不方便等缺点,使应用受到限制。因此,便携式、小型化光谱仪的研究越来越受到重视,成为目前光谱仪研制的热点。
本文根据国家863计划探索导向类项目“光谱探测与辐射传输模型结合的作物信息获取研究”的要求,在实验室已有成果的基础上,首先对国内外光谱仪的发展现状和农业监测的发展现状进行了分析,在掌握了光谱仪工作原理的基础上,对现有平台进行改进优化。主要工作如下:
1、设计了光谱仪的核心板电路和底板电路。核心板电路实现了基于PXA270处理器的最小系统,包括Flash接口电路、SDRAM接口电路、时钟、JTAG、电源电路。底板电路包括线阵CCD ILX554B的采集电路、MMC/SD卡接口电路、USB接口电路、电源电路,搭建了便携式光谱仪电学系统的硬件平台。
2、为了实现便携式光谱仪的人机交互、采集、存储和传输等功能,引入了嵌入式操作系统。在所搭建的硬件平台上,基于嵌入式Linux操作系统,实现了光谱采集模块驱动、MMC/SD卡驱动、USB主机驱动,经过测试,驱动能够正常工作,实现了光谱信息的采集、存储和传输等功能。
3、分析了光谱信号的特点,总结了光谱去噪的方法,并提出了一种新的去噪方法--基于新阈值的平稳小波去噪方法,在Matlab环境下对新方法进行仿真分析;新的去噪方法同样对便携式光谱仪样机采集的小麦的光谱数据进行了去噪分析,结果表明,新方法能够有效去除噪声,非常适合光谱信号去噪。
4、设计了便携式光谱仪样机的结构和外观,对样机的性能进行了测试,完成了便携式光谱仪样机的研制,并通过了项目验收。样机结构紧凑,外观小巧,光谱分辨率<3nm,波长准确性<1nm,波长范围263-1046nm,重复性良好,性能达到现有光谱仪产品的水平。
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