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基于卡尔曼滤波的降雨起止时间手机远程监测装置研制

2021-04-02杨启良李加念杨具瑞韩焕豪刘小刚

农业工程学报 2021年2期
关键词:卡尔曼滤波信号检测

周 平,杨启良,李加念※,杨具瑞,韩焕豪,刘小刚,熊 凯

(1. 昆明理工大学农业与食品学院,昆明 650500;2. 四川三河职业学院,泸州 646200)

0 引言

降雨起止时间是降雨的基本要素之一[1],能为节水灌溉[2-3]、地表径流与土壤养分迁移[4-5]、设施农业自动遮雨控制[6-7]等方面的降雨监测研究提供科学依据。目前用于感知降雨开始和停止的仪器装置主要有降水现象仪、雨量计和雨水传感器[8-10]。降水现象仪和雨量计主要应用于农业气象站,均能较准确地检测降雨量和降雨起止时间等,但成本较高,体积较大,调试维护操作复杂[11-12]。而在仅需感知降雨起止的设施农业测控系统中,雨水传感器凭借结构简单、成本低、易集成等优点而被广泛应用[13-14]。

常见雨水传感器分为电阻式、电容式、光电式3种,这3种传感器分别利用雨滴附着传感器表面时的电阻、电容或光信号转换为电信号的原理来感知降雨过程。Zheng等[15]设计的超声波雨量计中,使用雨水传感器快速检测降雨开始信号,并控制超声波传感器执行降雨量检测。曹春号等[16]研制的具有自动挡雨功能的蒸发器水面蒸发量在线检测装置,使用雨水传感器检测降雨开始或停止来执行挡雨或移除挡雨盖操作,但传统雨水传感器对降雨停止响应滞后、检测灵敏度低,仅当传感器表面雨水自然风干后才能响应降雨停止,且金属表面易被氧化,影响装置运行可靠性。为弥补传统雨水传感器的不足,蔡坤等[17]基于误码检测机制开发了一种红……

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