一、 学科介绍

北京林业大学控制理论与控制工程学科现有专职教师14人，其中教授3人，副教授6人，讲师5人，其中具有博士学位12人，具有国外留学经历7人。学科教师结合我国林业建设对控制理论高层次科技人才和技术的市场需求，承担新型林业领域专业人才培养与技术开发的任务，围绕着“互联网+”智慧林业、智能控制在林区中的应用、林区新能源技术等领域展开科学研究与教学，并积极促进科研成果转化。近几年来，主持或参与国家纵向课题 36 项、横向课题 16项；发表研究论文92篇(其中SCI 11篇、EI 64篇、获奖论文3篇)；获得发明专利8 项、软件著作权21项；主编教材2部、专著1部。

二、 主要科研方向

1.“互联网+”智慧林业

通过“互联网”与“物联网”技术，结合卫星通讯及GPS/北斗(全球定位系统)，自动采集环境参数、气象参数、植物生长参数及图片信息，生成各类管理报表，为防火、防盗、防虫灾、资源调查、珍贵物种保护等工作提供决策支持。

主要功能如下：

(1) 巡检功能——实现对林区管护人员严格规范化网络管理，反馈巡检过程中发现的各种事件(火灾隐患、病虫害、盗砍盗伐等)发生的经度、纬度、时间、图片等信息；

(2) 森林资源调查功能——对森林物种、植物生长量、野生动种类物数量等调查内容实现网络化查询，自动计算林班面积，并自动形成各类网络远程报表；

(3) 森林珍贵物种保护功能——对实时监测珍贵物种的生长状况，实时记录珍贵物种的地理位置、时间、图片等信息，形成各类网络远程报表等功能；

(4) 林火扑救指挥辅助决策功能——实时动态显示扑救人员的地理位置信息，估算着火面积，结合GIS系统，根据火灾现场的地形地貌、风速、风向等气象因素，预测火势走向，制定隔离带方案，为林火扑救指挥提供辅助决策支持。

2. 基于大数据处理的园林绿地乔灌草混栽模式下高效灌溉策略研究

学科研究团队运用大数据理论，从种类、结构和尺度都不相同的局部气象数据、可见光图像数据、土壤墒情数据、园林绿地植物生长信息数据中寻找与园林绿地植物生命需水灌溉相关的信息，重点解决基于园林绿地实时监测海量数据与园林绿地植物生命需水之间的关系，建立植物生长发育全过程的水动态需求模型，建立园林绿地植物生命需水灌溉策略。

3. 基于ZigBee无线传感器网络的野生动物监测系统的研究

研究团队基于ZigBee技术设计了无线红外图像传感器网络节点，构建了野生动物远程全天候监测系统，友好获取野生动物红外监测图像；探索基于背景差分法的红外图像感兴趣区域提取算法；在传统图像分块压缩感知算法BCS-SPL算法基础上，嵌入基于小波系数的自适应采样率分配的策略，提高了重构图像的质量，并实现了图像的渐进式传输；基于BP神经网络建立2.4GHz无线传感器网络射频信号在人工林传输衰减模型，估算无线传感器网络节点最大有效通信距离，为无线传感器网络节点在林中部署提供依据。有关研究成果促进了无线传感器网络在野生动物保护监测领域的应用。

4. 面向林业信息监测的小型智能四旋翼飞行器研制

结合智慧林业的实际需求，课题组研制了一款以无线电遥控和自备程序控制的小型智能四旋翼飞行器，该飞行器以无人机飞行平台为核心，并配置GPS/SINS组合导航系统、无线实时图像传输系统、地面指挥控制系统、空中视频监控平台、高效大容量锂聚合物供电单元五个子系统。该飞行器在林区可实现自主控制、自适应性飞行导航规划以及图像、视频无线实时传输等功能，具备系统稳定、机动灵活、操作简单、造价低廉等特点，在林业环境监测、灾害预防等领域有着广阔应用前景。

5. 林木联合采育机虚拟仿真系统研究

该系统基于Visual C++和OpenSceneGraph开发，可虚拟演示林木联合采育机的作业流程。该系统可输入林木联合采育机的控制参数和指令，并实时保存虚拟运动数据。该系统包含了林木联合采育机的数学模型，可验证液压采伐臂的轨迹规划与控制方法。该系统也可用于林木联合采育机的驾驶员培训和新产品测试。

6. 基于多传感器的立木激光测量技术研究

为辅助林木联合采育机的操作员准确快速地选择合适的立木进行采伐，使用二维激光扫描仪和惯性测量系统，获取了多株立木胸径的点云。通过对点云数据的投影、聚类、滤波、线性化变换和拟合，获得了立木的中心位置、胸径、间距等参数。试验表明：采用本测量方法，立木中心位置和胸径绝对误差分别为13.4 cm和5.2 cm。测量结果可用于林木联合采育机的轨迹规划与控制。