果园中机器人辅助的土壤表观电导率测量

土壤表观电导率（ECa）是精准农业和智慧农业中的一项重要指标，可用于优化水分管理、地质制图和产量预测。现有多种估算土壤电导率的方法，包括物理土壤采样、地面传感器安装与监测，以及使用可获取近距 ECa 估算值的传感器。然而，这类方法在较大田冠范围的实际应用中要么非常费力，要么成本过高。相比之下，机器人辅助的 ECa 测量或可提供一种可扩展且经济高效的解决方案。在本工作中，我们提出这样一种方案：利用一台地面移动机器人，搭载定制可调平台以固定电磁感应（EMI）传感器，在各种田间条件下进行半自主、按需的 ECa 测量。该平台在传感器布置方面易于重新配置；来自多项案例研究中关于可通行性与机器人-传感器干扰的测试结果，有助于确立传感器布置的适当权衡。此外，所开发的仿真软件包能够快速且便捷地估算与期望 EMI 传感器布置相关的地形可通行性。在不同田块上的大量实验评估表明，所获得的机器人辅助 ECa 测量值与地面真值（由手持 EMI 传感器人工采集的数据）相比具有高度线性，在样方测量和通过克里金插值生成的 ECa 估算图中，皮尔逊相关系数均超过 $90\%$。所提出的机器人方案支持田间自主行为开发，因其采用了 ROS 导航栈与 RTK GNSS 定位数据，并配备多种测距传感器。