当前位置:主页 > 科技论文 > 网络通信论文 >

基于激光雷达的农业自主车辆导航研究

发布时间:2018-01-08 23:12

  本文关键词:基于激光雷达的农业自主车辆导航研究 出处:《南京农业大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 激光雷达 路径规划 导航 航向偏角 横向偏差


【摘要】:随着科技的发展、人民生活水平的提高、人口老龄化的加剧,农业机械化生产、精细化农业发展的要求越来越迫切。农业机械智能化作业是未来农业机械化生产的趋势,但是由于农业环境的复杂性和特殊性,智能化农业机械装备还没有真正有效的普及使用,一方面是因为很多关键技术没有突破,另一方面就是研发和维护成本偏高。为了实现农业机械的自主作业,农业车辆的自主导航是关键部分。为了实现在庄稼行中农业车辆自主行走,本文以农业机器人为平台,利用激光雷达传感器研究农业机器人在有行内距的水杉树与无行内距的冬青树中且一侧缺失一段距离的情况下的导航性能。水杉树模拟果园果树,冬青树模拟庄稼。根据激光雷达传感器获得的庄稼行信息,机器人控制系统进行导航路径计算,确定机器人的横向偏差与航向偏角,然后利用模糊控制算法实现机器人的导航控制,最后进行导航性能试验。导航性能试验时首先在走廊进行,然后在水杉树和冬青树环境下进行导航行走试验。为了实现自主车辆导航,本文完成的工作有下面几点:1.LMS219一S05型激光雷达的标定与调试通过对导航系统的标定,检验激光雷达安装后的安装误差,验证激光雷达本身的测量误差;对LMS291-S05型激光雷达进行调试与参数配置,为下一步数据获取与数据处理做准备。2.数据的采集与处理激光雷达传感器通过串口与电脑连接,利用matlab软件进行数据采集与处理程序编写,通过matlab发送数据采集和数据接收命令,对采集的数据进行处理和分析,得到满足要求的数据。3.自主车辆导航控制研究针对特定的农作物,研究相应的定位方法,通过对农作物信息提取,完成了农作物定位研究。利用最小二乘法原理进行导航路径拟合。通过模糊控制的方法实现自主车辆导航控制。4.上位机与下位机通讯上位机与下位机通过串口连接实现数据传输,在matlab软件中编写相应程序,把导航控制输入量命令从上位机发送到下位机,下位机通过导航控制输入量得到导航控制输出量,然后把导航控制输出量发送到农业机器人执行机构。5.试验及结果分析对自主车辆进行导航试验,验证其导航性能。在导航试验中,进行了室内走廊模拟试验和室外导航试验。室外导航试验时,导航行走试验以有行内距离水杉树和无行内距且一侧缺失距离为4m的冬青树为识别目标,进行相应的导航行走试验。为了验证导航系统的可行性,在不同试验场景下,机器人航向偏角为0°,农业机器人中心线与作物中心线不重合的条件下进行导航试验,最后对试验结果进行分析。试验结果表明多功能农业机器人基本能实现自主导航。当机器人初始速度为0.2m/s时,机器人航线偏角为0。、横向偏差与作物中心线重合的条件下,水杉树试验场景和冬青树试验场景的最大横向偏差分别为-28cm、-17.5cm。
[Abstract]:With the development of science and technology, the improvement of people's living standard, the increasing aging population, agricultural mechanization, fine agricultural development is more and more urgent. The intelligent agricultural machinery operation is the future trend of agricultural mechanization production, but due to the complexity and particularity of agricultural environment, agricultural machinery and equipment are not intelligent the real effective usage, one hand because there is no breakthrough in many key technologies, on the other hand is the development and maintenance of the high cost. In order to realize the autonomous operation of agricultural machinery, the autonomous navigation of agricultural vehicle is the key part. In order to realize crop line of agricultural vehicle walk independently, the agricultural robot platform, using laser radar the sensor of agricultural robot in Holly from the water from the cedar lines with no line and side missing distance under the condition of the navigation performance. Simulation of water fir orchard, holly tree crops. According to the simulation of laser radar sensor to obtain the information for the crops, the robot control system for navigation path calculation, lateral deviation and yaw determination of the robot, and then use fuzzy control algorithm to realize the navigation control of the robot, the navigation performance test. The navigation performance test first in the corridor then, walking navigation experiment in water cedar and holly environment. In order to achieve autonomous vehicle navigation, the work done in this paper are as follows: calibration and debugging through calibration of the navigation system of 1.LMS219 S05 laser radar, laser radar installation error inspection after installation, verification and measurement error of laser radar itself; the LMS291-S05 type laser radar debugging and parameter configuration, get ready for.2. data acquisition and data processing for the next data With the processing of laser radar sensor is connected to the computer through the serial port, data acquisition and processing program written by MATLAB software, receives the command sent by the MATLAB data acquisition and data processing and analysis, data collection, data satisfy.3. autonomous vehicle requirements of the car navigation control research for specific crops, positioning method and relevant research by extracting the information of crop, crop location research done. By using the least squares principle of navigation path fitting. By the fuzzy control method to realize autonomous vehicle navigation control.4. PC and the communication of upper machine and lower machine to realize data transmission through the serial port connection, write the corresponding program in MATLAB software, the navigation input control command from the PC to send to the lower machine, the machine through a navigation control input by navigation control output, and then Analysis of the navigation control output is sent to the agricultural robot actuator.5. tests and results of autonomous vehicle navigation test and verify the performance of the navigation system. The navigation test, the indoor corridor simulation and outdoor navigation test. Outdoor navigation test, navigation to line distance walking test line from cedar and no water and one missing distance for 4m holly for target identification and navigation of walking test accordingly. In order to verify the feasibility of the navigation system, in different test scenarios, the robot heading angle is 0 degrees, the agricultural robot navigation test center line and crop centerline conditions, and then the test results are analyzed. The test results show that the multi-functional agricultural robot can basically realize the autonomous navigation. When the initial velocity of the robot 0.2m/s robot, route 0. angle, lateral deviation and. Under the condition of heart line coincidence, the maximum lateral deviation of the water fir experiment scene and the holly tree test scene is -28cm, -17.5cm.

【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN958.98;S220.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 崔新民;;国外农业机器人的开发[J];新农村;2001年01期

2 唐辉宇;农业机器人[J];河北农机;2004年01期

3 张若宇;坎杂;江英兰;李景彬;王丽红;;农业机器人在新疆兵团农业生产中的应用前瞻[J];农机化研究;2006年09期

4 田素博;;国内外农业机器人的研究进展[J];农业机械化与电气化;2007年02期

5 杨宝珍;安龙哲;李会荣;;农业机器人的应用及发展[J];农机使用与维修;2008年06期

6 戴乃昌;;农业机器人的发展和应用初探[J];农机化研究;2009年02期

7 ;国家重大出版工程项目《农业机器人》翻译并出版发行[J];农业机械学报;2009年08期

8 易中懿;胡志超;;农业机器人概况与发展[J];江苏农业科学;2010年02期

9 齐虎春;;现代农业机械——农业机器人的应用与发展[J];农村牧区机械化;2011年05期

10 ;前沿[J];中国农村科技;2013年07期

相关会议论文 前4条

1 姚天曙;丁为民;;农业机器人技术的研究现状与应用前景[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年

2 张蓉君;安方亮;彭召斌;位耀光;郑祥格;;基于机器视觉的农业机器人定位技术研究[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年

3 乔军;周南;汪懋华;刘刚;李民赞;;农业机器人在农业生产全过程信息化中的重要作用[A];2006中国科协年会农业分会场论文专集[C];2006年

4 王友权;周俊;姬长英;;非结构化环境的农业机器人平台仿真研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年

相关重要报纸文章 前3条

1 陈苏根;农业机器人向我们走来[N];中国知识产权报;2001年

2 记者 段佳;农业机器人有了新“眼睛”[N];大众科技报;2010年

3 容小兴;农业工厂化 试比天公高[N];经济消息报;2000年

相关博士学位论文 前2条

1 沈明霞;自主行走农业机器人视觉导航信息处理技术研究[D];南京农业大学;2001年

2 安秋;农业机器人视觉导航系统及其光照问题的研究[D];南京农业大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 王宝梁;多功能自主农业机器人研制[D];南京农业大学;2013年

2 万强;基于机器视觉的农业机器人自主作业研究[D];南京农业大学;2014年

3 郝昕玉;自主移动农业机器人导航系统的故障诊断技术研究[D];南京农业大学;2009年

4 顾亭亭;基于3G网络的农业机器人嵌入式通信系统的研究[D];南京农业大学;2010年

5 张一星;小型农业机器人试验平台设计与试验[D];西北农林科技大学;2014年

6 郑玉龙;基于机器视觉的农业机器人自定位技术研究[D];南京农业大学;2012年

7 李伟;农业机器人试验平台视觉导航系统的研究与开发[D];西北农林科技大学;2015年

8 张顺顺;基于激光雷达的农业自主车辆导航研究[D];南京农业大学;2014年

9 张英旭;农业机器人移动平台数据采集系统及伺服控制系统的研制[D];河北工业大学;2014年

10 赵先雷;基于CAN总线轮式农业移动平台通讯子系统的研究[D];南京农业大学;2007年



本文编号:1399045

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/1399045.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户c81f5***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com