基于Arduino树间隙检测系统平台设计开题报告

全文总字数：4002字

1. 研究目的与意义

森林资源调查与数据采集是林业生产中的一个重要环节。

树间隙数据是林区树林密度测量的一个重要测定因素。

在林业操作规程中，人工林的栽植需要满足相应的树间距要求，树间距分为株距和行距，简称为株行距。

2. 国内外研究现状分析

一、国外研究概况：1830年，萨伐尔利用一个多齿齿轮，第一次人工产生了24khz的超声波，1912年，科学家首次利用超声波可在水介质中传播较远距离且具有较强反射能力的特性探测沉没的titanic号，进入二十一世纪后超声波测距技术得到广泛的理论研究和实际应用，figueroa j f和lamancusa j s提出了超声波传播时隙等于峰值时延与相位时延相加的方法，实验精度可达2%，测距范围提升至18-34米，yong m s等提出了双频连续波检测方法，伦敦帝国大学的jackson j c和summan r等利用时间渡越法进行超声波测距，且将该技术运用至多个领域。

六十年代初期，出现了激光技术并很快成为光电测距仪的光源，激光测距仪就此诞生，80年代，美国科顿公司的m931型半导体激光测距夜视仪量程超过1km，1996年，美国bushnell公司推出的ld小型测距仪yardage 400测距能力为366米，且轻便易于佩戴，最近几年来，美国lasertech、lecia等公司都相继推出了测距能力可达1000米，测距精度在1米以内的手持式望远镜测距仪。

从1995年到今天，国际上对于对人眼安全的激光测距技术的研究发展十分迅猛，已经开展了测量距离在10米到1000米之间的激光测距仪研究。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容：本次设计主要是为了改进人工林的树木株行距的测量方法，以新型的微型控制器为核心，采用先进的传感器，结合自动化控制技术，从而设计出适用于人工林环境的森林资源测量仪器来测量树木的株行距。

使用超声波传感器作为测量仪器主要是为了测量的精准和可靠，本次设计采用超声波传感器的测量部分是非接触式测量方法，使用超声波传感器来测量传感器本身与树干之间的距离，分别测量两颗相邻的树木到传感器的之间的距离，同时记录下舵机在两次测量之间旋转的角度差，在arduino内置的算法中利用三角函数的公式实现对株行距数据的计算。

本设计采用arduino核心开发板作为控制核心，同时搭配了和此款开发板适配的超声波传感器、舵机、液晶显示屏等部件，是为了是整个检测平台更加的自动化和智能化，同时使林业测量过程更加的科学和统一。

4. 研究创新点

一、运用arduino控制器：arduino 是一款便捷灵活且十分方便上手的开源电子原型平台，能通过各种各样的传感器来感知环境，通过灯光、电机和其他的装置来反馈、影响环境。

由于 arduino 平台的开源特性，互联网上有许多资源可以进行下载。

arduino 开发环境对 avr 的编程库进行了再次的编译封装，使用者也可以轻松地实现对 arduino 的二次开发，也能够在较短时间内做出各种面向市场的作品，非常方便实用。