基于小區(qū)育種路徑自對齊的小麥小區(qū)播種機(jī)改進(jìn)

王 浩，唐勇偉，董振振，王茂勵(lì)，趙景波

(1.青島理工大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院，山東 青島 266520； 2.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)，山東省計(jì)算中心(國家超級計(jì)算濟(jì)南中心)，山東省計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250014)

目前，在我國小麥小區(qū)育種過程中，最大的難度在于精準(zhǔn)地控制小區(qū)長度、間隔長度、鄰行小區(qū)位置。為了解決育種過程中的對齊問題，一般采用在地面人工畫線，來對小區(qū)位置進(jìn)行限制。對于大規(guī)模播種來說，這種工作方式的工作量巨大，并且人工操作誤差大。中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[1]。是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星定位因其開放性和準(zhǔn)確性而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工程[2-12]。本文將北斗衛(wèi)星定位應(yīng)用于小麥小區(qū)播種機(jī)上，以確定播種機(jī)的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度，通過建立相對坐標(biāo)系，將播種機(jī)的位置置于數(shù)學(xué)模型中，將人工畫線替換為數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的小區(qū)路徑對齊控制。在建立數(shù)學(xué)模型的過程中，最為關(guān)鍵的過程是確定過原點(diǎn)的兩條邊界線的線性方程，建立線性方程就需要知道此方程的斜率。考慮到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航本身會有厘米級的誤差[12]，人工駕車也無法完全保證路徑筆直，如果只采用行走路徑中的某一點(diǎn)和原點(diǎn)，兩點(diǎn)構(gòu)成一條直線，那產(chǎn)生的誤差將會不可估計(jì)?？柭鼮V波作為應(yīng)用廣泛的噪聲處理工具[13-20]，通過逐層遞歸的方式進(jìn)行線性濾波，僅需利用前一個(gè)采樣周期的估計(jì)值加上當(dāng)前的測量值就能夠?qū)Ξ?dāng)前狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地估計(jì)，狀態(tài)方程完整地反映出了被估計(jì)量的變化規(guī)律。把最初得到的一組經(jīng)緯度在相對坐標(biāo)系中進(jìn)行計(jì)算，得到的基準(zhǔn)路徑數(shù)學(xué)模型的初始斜率值，作為卡爾曼濾波第一個(gè)采樣周期的估計(jì)值，將之后計(jì)算得到的斜率值作為測量值進(jìn)行迭代處理，得到最終的最優(yōu)值。

1 小區(qū)播種路徑自對齊方案設(shè)計(jì)

在小麥小區(qū)育種中，要求對小區(qū)進(jìn)行三個(gè)方面的對齊：在同一行內(nèi)，小區(qū)長度對齊；小區(qū)與小區(qū)之間的間隔對齊；各行與各行小區(qū)、間隔也要一一對齊。小區(qū)長度和小區(qū)間隔的對齊，是通過北斗定位的經(jīng)緯度，來直接計(jì)算距離。本文主要解決的是行與行的小區(qū)、間隔一一對齊問題。如圖1所示，為了能夠通過北斗衛(wèi)星定位自動(dòng)對齊小區(qū)，需要先確定并獲得兩條基準(zhǔn)路徑AB和AC。獲得基準(zhǔn)路徑后，沿著AB路徑進(jìn)行第一行小區(qū)播種，播種完成后，將播種機(jī)停到D*點(diǎn)附近位置，此時(shí)得到D*點(diǎn)經(jīng)緯度，通過小區(qū)路徑模型的計(jì)算，可以得到此時(shí)的終點(diǎn)E的經(jīng)緯度。此時(shí)第二行的路徑已經(jīng)完成規(guī)劃，但因?yàn)镈*點(diǎn)是任意選擇的，為了保證第二行小區(qū)的開始位置，是第一行小區(qū)的結(jié)束位置的平移點(diǎn)，要計(jì)算播種開始點(diǎn)D的位置。通過圖1可以得知D*點(diǎn)到E點(diǎn)，包含了n個(gè)小區(qū)、n-1個(gè)間隔以及D*到D的距離。因此D*到D點(diǎn)的計(jì)算公式為：

西藏自治區(qū)財(cái)政性教育經(jīng)費(fèi)的投入從2010的63.35億元上升到2016年的175.83億元，凈增長112.48億元。同時(shí)，教育經(jīng)費(fèi)占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重也在呈現(xiàn)增長趨勢。見表2。

圖1 小區(qū)播種路徑自對齊示意圖

dis(DD*)=[dis(ED*)+dis(JG)]%[dis(XQ)+dis(JG)]。

(1)

式中：dis(DD*)為D*點(diǎn)到D點(diǎn)的距離，m；dis(ED*)為D*點(diǎn)到E點(diǎn)的距離，m；dis(JG)為小區(qū)間隔的長度，m；dis(XQ)為小區(qū)的長度，m。

當(dāng)?shù)诙胁シN完畢后，將播種機(jī)停到第三行D*點(diǎn)附近位置，此時(shí)得到D*點(diǎn)經(jīng)緯度。通過相對坐標(biāo)系計(jì)算出E點(diǎn)經(jīng)緯度。當(dāng)播種機(jī)從D*點(diǎn)出發(fā)后，實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前位置與E點(diǎn)的距離，當(dāng)距離為0 m時(shí)，播種工作開始。之后的播種過程中，偶數(shù)行和第二行的工作方式相同，奇數(shù)行和第三行的工作方式相同，完成了小麥小區(qū)播種路徑自對齊的方案設(shè)計(jì)。

2 小區(qū)路徑模型建立

2.1 基于經(jīng)緯線的相對坐標(biāo)系建立

小區(qū)路徑模型的建立，是依賴于北斗衛(wèi)星定位，接收到小麥播種機(jī)實(shí)時(shí)的經(jīng)緯度信息?？紤]到經(jīng)線和緯線是相互垂直，本文以緯線為X軸，經(jīng)線為Y軸，兩條小區(qū)播種的基準(zhǔn)路徑的交點(diǎn)A為原點(diǎn)，建立相對直角坐標(biāo)系，見圖2。假設(shè)A點(diǎn)的經(jīng)緯度為(LatA,LonA)，B點(diǎn)的經(jīng)緯度為(LatB,LonB)。要將B點(diǎn)轉(zhuǎn)化為相對坐標(biāo)系中的點(diǎn)，需要將B點(diǎn)分別投影到X軸和Y軸，通過計(jì)算與原點(diǎn)的距離，得到坐標(biāo)。B點(diǎn)在X軸的投影的經(jīng)緯度為(LatB,LonA)，則投影點(diǎn)和A點(diǎn)的經(jīng)度差為0，緯度差為：

diffLat=LatA-LatB。

(2)

式中:LatA為A點(diǎn)緯度的弧度值，rad；LatB為B點(diǎn)緯度的弧度值，rad；diffLat為A、B在X軸的投影點(diǎn)兩點(diǎn)緯度弧度值的差值，rad。

式中：X(k)為k時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)；X(k-1)為k-1時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)；U(k)為k時(shí)刻對系統(tǒng)的控制量；A、B—系統(tǒng)參數(shù)；W(k)為過程噪聲。

(3)

式中：L為A、B在X軸的投影點(diǎn)兩點(diǎn)間的距離，m；R為地球平均半徑，m。

這里得到的距離L就是B點(diǎn)在相對坐標(biāo)系下的橫坐標(biāo)XB。用同樣的方法，B點(diǎn)在Y軸的投影的經(jīng)緯度為(LatA,LonB)，則投影點(diǎn)和A的緯度差為0，經(jīng)度差為：

而片豬肉激光灼刻標(biāo)識技術(shù)是利用激光在片豬肉表皮上灼刻動(dòng)物檢驗(yàn)檢疫章、肉品品質(zhì)檢驗(yàn)合格章、片豬肉對應(yīng)授權(quán)碼等標(biāo)識信息。以清晰有效、不可擦除的標(biāo)識信息為載體，為豬肉產(chǎn)品的安全可查詢、可追溯提供理想的信息鏈基礎(chǔ)。汪宗星向記者介紹到：“此技術(shù)利用激光束瞬時(shí)高速劃過片豬肉表皮，產(chǎn)生局部高溫物理燒灼，激光束所過之處，表層物質(zhì)瞬間氣化，灼刻出需要的標(biāo)識信息。整個(gè)灼刻過程無任何添加物質(zhì)，不會對豬肉及周邊環(huán)境造成任何的污染。而消費(fèi)者可在豬肉上清楚地看到檢疫合格字樣以及檢疫具體時(shí)間?！?/p>

diffLon=LonA-LonB。

(4)

式中:LonA為A點(diǎn)經(jīng)度的弧度值，rad；LonB為B點(diǎn)經(jīng)度的弧度值，rad；diffLon為A、B在Y軸的投影點(diǎn)兩點(diǎn)經(jīng)度弧度值的差值，rad。

根據(jù)地球表面任意兩點(diǎn)的經(jīng)緯度的距離計(jì)算公式：

(5)

式中：L為A、B在Y軸的投影點(diǎn)兩點(diǎn)間的距離，m；R為地球平均半徑，m。

這里得到的距離L就是B點(diǎn)在相對坐標(biāo)系下的縱坐標(biāo)YB。

2.2 基于算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波相融合的基準(zhǔn)路徑規(guī)劃

目前，單點(diǎn)北斗衛(wèi)星定位精度在米級，精度不足以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)。為解決單點(diǎn)北斗衛(wèi)星定位精度不夠的問題，通常會在作業(yè)點(diǎn)附近，架設(shè)固定基站，通過RTK技術(shù)來增強(qiáng)定位精度，精度可達(dá)到厘米級。在實(shí)際播種機(jī)工作過程中，由于農(nóng)田環(huán)境復(fù)雜、人工駕駛水平有限等情況，常常會出現(xiàn)車輛打滑、震動(dòng)等問題，導(dǎo)致車身位置出現(xiàn)偏移，此時(shí)定位精度雖然達(dá)到要求，但對于小區(qū)規(guī)劃路徑，仍將產(chǎn)生較大的偏差。

圖2 基于經(jīng)緯度的相對坐標(biāo)系

由圖2可知，每一行小區(qū)的路徑規(guī)劃都是基于AB和AC兩條基準(zhǔn)路徑進(jìn)行的，一旦兩條基準(zhǔn)路徑的規(guī)劃出現(xiàn)誤差，在之后對其他路徑的計(jì)算過程中，這個(gè)誤差將會被無限放大。如果通過初始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，兩點(diǎn)確定一條直線，那么一旦結(jié)束點(diǎn)的位置出現(xiàn)偏差，就會導(dǎo)致整條基準(zhǔn)路徑發(fā)生偏移。為了解決這一問題，本文提出算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波相融合算法，對基準(zhǔn)路徑進(jìn)行修正。想要得到相對坐標(biāo)系下直線AB的方程，需要得到直線AB的斜率。通過公式(3)、(5)可以得到任意一點(diǎn)的坐標(biāo)。則這一點(diǎn)與A點(diǎn)構(gòu)成直線的斜率K，可以通過公式：

(6)

對于北斗衛(wèi)星信號的接收頻率為10 Hz，也就是每0.1 s會接收到一幀格式為$GPGGA的北斗信號，每次接收到當(dāng)前點(diǎn)的經(jīng)緯度后，會把當(dāng)前點(diǎn)轉(zhuǎn)化成相對坐標(biāo)系中的點(diǎn)，計(jì)算此點(diǎn)與A點(diǎn)構(gòu)成直線的斜率K。為了提高卡爾曼濾波的收斂速度，本文通過提取第一秒內(nèi)的10個(gè)斜率值，使用算數(shù)平均值濾波對其處理，提高初始值的準(zhǔn)確度。得到的平均值作為卡爾曼濾波的第一個(gè)采樣周期的估計(jì)值，之后得到的斜率值作為觀測值。

離散線性系統(tǒng)的卡爾曼模型由狀態(tài)方程、節(jié)點(diǎn)觀測方程、狀態(tài)一步預(yù)測值以及更新方程組成，具體如下[21]：

h=Lcos(α)；

X(k)=AX(k-1)+BU(k)+W(k)。

(7)

根據(jù)地球表面任意兩點(diǎn)的經(jīng)緯度的距離計(jì)算公式：

節(jié)點(diǎn)觀測方程

(2) ①、②位置之間，以及③、④位置之間電機(jī)體的檢測數(shù)據(jù)的變化受②、③位置之間電機(jī)體變化的影響，同時(shí)亦受車體震動(dòng)、車輪不圓等因素的影響。其變化幅度雖然不大，但是變化規(guī)律比較復(fù)雜，無法從中得到電機(jī)下沉的信息。

Z(k)=HX(k)+V(k)。

與孫義的溝通中，我們發(fā)現(xiàn)，盡管數(shù)字印刷現(xiàn)時(shí)發(fā)展的大背景并不樂觀，但孫義對這方領(lǐng)域還是保持著一種相對平和的態(tài)度。在他看來，社會化大生產(chǎn)之下，每個(gè)企業(yè)都能找到自己的位置，而精準(zhǔn)營銷也是企業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向。東南文化做文創(chuàng)產(chǎn)品，始終堅(jiān)持三個(gè)要素：文化符號、創(chuàng)意設(shè)計(jì)，以及合適載體——當(dāng)這三要素找到一個(gè)契合點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生的產(chǎn)品就是成功的。失之東隅，收之桑榆，文創(chuàng)產(chǎn)品研發(fā)仍在艱難探索，但東南文化卻已在具有鮮明個(gè)性化的主題文化展館建設(shè)上屢有收獲，很明顯，這也是數(shù)字印刷應(yīng)用的重要方向。

(8)

式中：Z(k)為k時(shí)刻的測量值；H為測量系統(tǒng)的參數(shù)；V(k)為測量噪聲。

格式運(yùn)用熟練后，三、四可合并，五、六可合并，這樣，預(yù)習(xí)筆記共八項(xiàng)內(nèi)容；頭兩項(xiàng)自是簡單的，主要是下面六項(xiàng)。

首先利用系統(tǒng)的過程模型來預(yù)測系統(tǒng)下一狀態(tài)，設(shè)在k時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)為X(k)，則可以根據(jù)系統(tǒng)模型，由上一狀態(tài)預(yù)測出現(xiàn)在狀態(tài)，由于我們認(rèn)為播種機(jī)行走的過程是穩(wěn)定準(zhǔn)確的，因此系數(shù)A為1；本系統(tǒng)沒有控制量，系數(shù)B為0：

X(k|k-1)=X(k-1|k-1)。

(9)

式中：X(k|k-1)為k-1時(shí)刻的狀態(tài)對k時(shí)刻狀態(tài)的預(yù)測；X(k-1|k-1)為k-1時(shí)刻的最優(yōu)斜率值。

此時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)已經(jīng)更新，現(xiàn)在需要更新系統(tǒng)的誤差估計(jì)協(xié)方差矩陣：

目前，我國現(xiàn)階段存有的護(hù)理教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置尚不完善、不夠合理，循證護(hù)理教學(xué)并沒有納入高等護(hù)理的教學(xué)過程中，部分學(xué)生對于知識的檢索能力、綜合素質(zhì)都不夠全面，有待進(jìn)一步完善；同時(shí)，院校采用EBN教學(xué)所需要的學(xué)時(shí)比較多，教學(xué)難度也相對較大；除此之外，我國現(xiàn)階段嚴(yán)重缺乏臨床循證護(hù)理專家和循證護(hù)理骨干人員，在循證護(hù)理的實(shí)踐領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)幾乎空白，因此造成了循證護(hù)理的信息資源不夠廣泛地現(xiàn)狀。

P(k|k-1)=P(k-1|k-1)+Q。

(10)

α=|α1-α2|。

通過得到預(yù)測結(jié)果P(k|k-1)，根據(jù)得到的現(xiàn)在狀態(tài)的測量值進(jìn)行修正，得到最優(yōu)的估計(jì)量：

給予386例患者科學(xué)的對癥治療,高血壓患者治療主要用藥包括卡托普利、普萘洛爾代文、絡(luò)活喜、地爾硫卓、珍菊降壓、馬來酸依那普利片、甲磺酸多沙唑嗪片、硝酸地平緩釋片、氯沙坦鉀片、復(fù)方蘆丁片、頡沙坦、拜新同、厄貝沙坦、替米沙坦片等;冠心病患者治療主要用藥包括可達(dá)靈、硝酸甘油片、絡(luò)活喜、通心絡(luò)、倍他樂克、地高辛、單硝酸異山梨酯片、非洛地平緩釋片、腦心通復(fù)方丹參滴丸、冠心丹參滴丸、麝香保心丸、養(yǎng)心氏片、曲美他嗪等。

X(k|k)=X(k|k-1)+Kg(k)*(Z(k)-HX(k|k-1))。

(11)

(12)

式中：X(k|k)為k時(shí)刻的最優(yōu)斜率值；Kg(k)為卡爾曼增益。

此時(shí)，得出的k時(shí)刻的最優(yōu)斜率值，為了讓卡爾曼濾波器不斷地進(jìn)行下去，我們需要更新k時(shí)刻的最優(yōu)斜率值對應(yīng)的k時(shí)刻的最優(yōu)斜率值對應(yīng)的誤差估計(jì)協(xié)方差矩陣為

式中：α為參照線在相對坐標(biāo)系中和X軸夾角與實(shí)際終止點(diǎn)連線在相對坐標(biāo)系中和X軸的夾角的差值，rad。

(13)

式中：P(k|k)為k時(shí)刻的最優(yōu)斜率值對應(yīng)的誤差估計(jì)協(xié)方差矩陣；I為單位矩陣。

當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入k+1時(shí)刻時(shí)，P(k|k)扮演的角色就是式中P(k-1|k-1)。如此，卡爾曼濾波根據(jù)上述的式子，就可以不斷迭代下去，得到最終最優(yōu)斜率值KAB和KAC。

2.3 基于基準(zhǔn)路徑的自對齊路徑模型建立

通過卡爾曼濾波的迭代遞推處理，已經(jīng)得到了基準(zhǔn)路徑直線AB和直線AC的最優(yōu)斜率值KAB和KAC。由圖2可知，直線AB和直線AC經(jīng)過原點(diǎn)，因此，其正比例函數(shù)為

利用GC-MS對包埋前后的復(fù)方精油和微膠囊精油成分,進(jìn)行成分分析,結(jié)果如表9所示。包埋前復(fù)方精油相對含量在1%以上的成分有19種,該復(fù)方精油的主要成分為乙酸芳樟酯(24.50%)、芳樟醇(18.50%); 包埋后,樣品A中的精油主要成分為乙酸芳樟酯(23.56%)、芳樟醇(16.15%); 樣品B中的精油主要成分為乙酸芳樟酯(27.60%)、芳樟醇(17.24%); 2種樣品精油中的主要成分大致沒有變化,包埋比較成功。將2種樣品相對于包埋前樣品進(jìn)行對比,樣品A中共有4種物質(zhì)缺失,樣品B中共有3種物質(zhì)缺失,兩者的差異性不大。

yAB=KABX；

(14)

yAC=KACX。

(15)

通過北斗衛(wèi)星定位，可以得到D*點(diǎn)的經(jīng)緯度，通過式(3)、(5)，可以得到D*點(diǎn)的坐標(biāo)(XD*,YD*)，為了小區(qū)播種路徑對齊，直線ED*需要與直線AB保持平行，因此直線ED*的斜率也為KAB。直線ED*的函數(shù)方程為

yED*=KAB(X-XD*)+YD*。

(16)

得到直線ED*的函數(shù)方程后，通過計(jì)算得到偶數(shù)行的播種終止點(diǎn)E，E點(diǎn)是直線ED*與直線AC的交點(diǎn)，通過聯(lián)立方程

(17)

得到E點(diǎn)坐標(biāo)

(18)

考慮到播種機(jī)完成基礎(chǔ)路徑的行走時(shí)間通常在分鐘級別上，遠(yuǎn)超卡爾曼濾波的正常收斂時(shí)間。因此，本文提出的模型實(shí)時(shí)性可得到保障。

3 結(jié)果與分析

3.1 基于算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波相融合的基準(zhǔn)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波相融合的算法對于基準(zhǔn)路徑的規(guī)劃的修正作用，我們選取了山東省德州市平原縣的一處實(shí)驗(yàn)田。這里的土質(zhì)與大多數(shù)北方地區(qū)的土質(zhì)相同，均為砂土。相較于南方黏性土地而言[21]，播種機(jī)在行走過程中，出現(xiàn)打滑偏移的問題更為突出，測量值的偏差會更明顯。

風(fēng)影一直離群索居，幾乎不與村民們來往，獨(dú)來獨(dú)往的他看上去總是一副心事重重的樣子。紅琴的面孔倒是逐漸豐潤起來，那種知足常樂的樣子，乍一看根本看不出她過去有什么傷痛的經(jīng)歷與未來有什么美好的夢想。有時(shí)候，他會朝山坡上那個(gè)迷蒙的地方看，有時(shí)候風(fēng)和日麗，有時(shí)候云霧繚繞，他一看就是大半天。紅琴見了就開玩笑，和尚，你的靈魂是不是還丟在那間破廟里，如果你還想出家去當(dāng)和尚，那就盡管去，這回你要是想受戒，就盡管讓那老和尚拿香火燙，我絕不攔你。風(fēng)影有些惱火，但也沒有發(fā)作，只在心底里罵了一聲鬼女子，便悄無聲息地走開了。

在實(shí)驗(yàn)前，我們首先人為規(guī)劃出一條基準(zhǔn)路徑，作為實(shí)驗(yàn)過程中的參照線，這條參照線在相對坐標(biāo)系下的斜率值為3。

通過讓播種機(jī)沿著參照線行走，實(shí)時(shí)記錄行走過程中的經(jīng)緯度，并把經(jīng)緯度通過計(jì)算得到斜率值。統(tǒng)計(jì)回收的數(shù)據(jù)，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)與真實(shí)斜率值3相比，直接通過經(jīng)緯度來計(jì)算的斜率值，有80%以上產(chǎn)生了10%的偏差；相比于直接計(jì)算，使用卡爾曼濾波進(jìn)行迭代處理大約2 s后，卡爾曼濾波的估計(jì)值已經(jīng)接近真實(shí)值，偏差量最大在5%以內(nèi)。

奇數(shù)行同樣通過上式得到起始點(diǎn)E的坐標(biāo)(XE,YE)。這樣就完成了小區(qū)路徑模型的建立。

3.2 基于算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波相融合的基準(zhǔn)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)分析

如果采用兩點(diǎn)確定一條直線的方式得到基準(zhǔn)路徑，那么終止點(diǎn)的位置，實(shí)際是無法估計(jì)位置的，終止點(diǎn)的位置出現(xiàn)偏移的大小，會直接影響播種機(jī)播種的面積偏移。假設(shè)真實(shí)斜率值為k1，實(shí)際斜率值為k2，則斜率對應(yīng)的夾角α1,α2為

(19)

式中：α1為參照線在相對坐標(biāo)系中與X軸夾角，rad；α2為A點(diǎn)與終止點(diǎn)連線在相對坐標(biāo)系中與X軸的夾角，rad。

圖3 基準(zhǔn)路徑斜率估計(jì)值與觀測值

偏移角α為

式中：P(k|k-1)為在k時(shí)刻由k-1時(shí)刻狀態(tài)對此狀態(tài)的預(yù)測；P(k-1|k-1)為k-1時(shí)刻的最優(yōu)斜率值對應(yīng)的誤差估計(jì)協(xié)方差矩陣；Q為系統(tǒng)過程噪聲的協(xié)方差。

(20)

P(k|k)=(I-Kg(k)*H)*P(k|k-1)。

考慮到真實(shí)路徑和偏移路徑的長度相同為L，因此構(gòu)成了等腰三角形(圖4)。按照等腰三角形的性質(zhì)，可以得到等腰三角形的高h(yuǎn)和底邊長z：

狀態(tài)方程

(21)

z=Lsin(α)。

(22)

式中：h為真實(shí)路徑和偏移路徑構(gòu)成的等腰三角形的高長，m；z為真實(shí)路徑和偏移路徑構(gòu)成的等腰三角形的底邊長，m；L為真實(shí)路徑和偏移路徑構(gòu)成的等腰三角形的腰長，m。

偏移面積為：

在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)看到成績的同時(shí)，我們也要清醒地看到在抗臺救災(zāi)中暴露出來的問題，特別是防災(zāi)能力建設(shè)嚴(yán)重滯后，城市平原蓄洪排澇能力嚴(yán)重不足，應(yīng)對突發(fā)公共安全的能力和組織體系建設(shè)仍需加強(qiáng)。溫州是一個(gè)臺風(fēng)暴雨災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，如果不加強(qiáng)水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不從根本上提高防洪減災(zāi)能力，洪澇臺旱災(zāi)害的心腹之患就無法根除，就難以保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會又快又好發(fā)展。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)水利工作和防洪能力建設(shè)既是當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)。

S=|L2sin(α)cos(α)|。

式中:Sa為應(yīng)力幅，MPa；S-1為材料疲勞極限，MPa；Sb為強(qiáng)度極限，MPa；Sm為平均應(yīng)力，MPa。

(23)

式中：S為真實(shí)路徑和偏移路徑構(gòu)成的等腰三角形的面積，m2；通過得到的偏移面積的計(jì)算公式(23)，選取了10組實(shí)際斜率值和卡爾曼估計(jì)值，對其偏移面積進(jìn)行計(jì)算，見表1。

通過對10組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，斜率的實(shí)際計(jì)算值與真實(shí)值的偏差量，會直接反映到偏移面積上。而偏移面積的產(chǎn)生，會對于小區(qū)路徑的自對齊模型建立，造成了較大的誤差影響，通過引入算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波算法，能有效地對實(shí)際計(jì)算的斜率值進(jìn)行修正，最小的修正幅度為20.1%，最大的修正幅度達(dá)到4 871.4%，并且由式(23)可知，隨著基準(zhǔn)路徑長度L的增加，偏移面積的修正值將隨之增加，卡爾曼濾波的迭代遞推處理，效果更為顯著。

圖4 路徑偏移面積示意圖

3.3 小區(qū)路徑自對齊實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證小區(qū)路徑模型是否對實(shí)際小區(qū)自對齊播種有所幫助，本文選取了另外一臺機(jī)械結(jié)構(gòu)相同的播種機(jī)，作為參照對象。其控制方式是通過安裝在車輪上的編碼器進(jìn)行邏輯控制，這種方式也是目前市面播種機(jī)最常用的播種方式。實(shí)驗(yàn)方式是兩臺播種機(jī)播種相同的路徑，分別放入不同顏色的小麥種子用作小區(qū)區(qū)分。人為劃分出小區(qū)位置，作為判斷依據(jù)。使用這種實(shí)驗(yàn)方式，每行20個(gè)小區(qū)，進(jìn)行10行作業(yè)，共200個(gè)小區(qū)播種，對每個(gè)小區(qū)小麥種子的偏移距離進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表2。

四川工商學(xué)院作為四川地區(qū)首批本科“教育部ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地“項(xiàng)目建設(shè)高校之一，在教育部的指導(dǎo)下，依托大型企業(yè)—中興通訊的設(shè)備，建成ICT創(chuàng)新基地，并借力中興通訊委托的教育企業(yè)—北京華晟的人力、知識、技術(shù)、管理資源，校企共建了中興通信學(xué)院，形成具有開放性、集成性、創(chuàng)新性的育人平臺，有著其獨(dú)特的辦學(xué)特色和學(xué)生管理模式，通過與企業(yè)合作，成功地將SMART睿智職業(yè)規(guī)劃體系運(yùn)用于學(xué)生職前教育，把將企業(yè)元素與學(xué)生管理進(jìn)行融合創(chuàng)新，讓學(xué)生提前了解職場，認(rèn)識職場，體驗(yàn)職場，讓學(xué)生獲得一種對社會和職場的認(rèn)知。為此，我們做出了一系列探索和實(shí)踐，解決了學(xué)生適應(yīng)社會的難題。

表1 偏移面積數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

Table1Offset area numerical statistics

序號S/N基準(zhǔn)路徑長度Referencepathlength/m原始斜率值Originalslopevalue原始偏移面積Theoriginaloffsetarea/m2修正后斜率值Revisedslopevalue修訂后偏移面積Therevisedoffsetarea/m2誤差修正率Errorcorrectionrate/%13.52.620.2622.980.0122083.324.03.510.3482.990.0074871.434.52.980.0203.010.010100.045.03.210.2363.020.024883.355.52.720.4263.010.0152740.066.03.120.2093.100.17420.176.53.180.3613.090.18595.187.02.102.9983.020.0481998.097.53.280.7263.010.0282492.9108.03.310.8813.050.150486.7

表2 傳統(tǒng)播種與小區(qū)路徑自對齊模型偏差小區(qū)統(tǒng)計(jì)

Table2Traditional seeding and plot path alignment model deviation plot statistics

%

由于北斗本身的定位誤差為3 cm，故偏差小于3 cm以內(nèi)的誤差，可以忽略。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)播種機(jī)出現(xiàn)實(shí)際偏差的小區(qū)數(shù)量相對較多，達(dá)到61.5%，且超過5 cm以上的較大偏差小區(qū)，達(dá)到了38%，這對于實(shí)際育種來說，會有比較明顯的影響。對比而言，基于北斗的小區(qū)路徑規(guī)劃的播種機(jī)，出現(xiàn)實(shí)際偏差的小區(qū)數(shù)量明顯減少，只有7%，且超過5 cm以上的較大偏差小區(qū)只有1%。通過路徑規(guī)劃進(jìn)行育種，對于小區(qū)的路徑自對齊，有較為顯著的效果。

2.2.1 近期療效 23例患者均可進(jìn)行療效評價(jià)，CR0 例 (0%)，PR8 例 (34.78%)，SD10 例 (43.48%)，PD5例(21.74%)?？偩徑饴?ORR)和疾病控制率(DCR)分別為34.78%和78.26%。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種基于北斗衛(wèi)星定位的小區(qū)播種路徑自對齊的算法，采用接收到的10 Hz北斗衛(wèi)星定位信息，來計(jì)算得到相對坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置，通過坐標(biāo)位置，來實(shí)現(xiàn)對于路徑的精準(zhǔn)規(guī)劃，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相較于傳統(tǒng)播種方式，播種精準(zhǔn)度提高了54.5%。通過引入算數(shù)平均值濾波與卡爾曼濾波算法，大幅度修正了基準(zhǔn)路徑的精準(zhǔn)度，并且隨基準(zhǔn)路徑長度的增加，修正幅度呈階梯式增加，確保了小區(qū)播種的基準(zhǔn)線的準(zhǔn)確。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文提到的方法，對于小區(qū)播種的路徑自對齊，有著顯著的規(guī)劃作用，并且適用于各類作物的小區(qū)播種。