宽幅农业机械田间作业姿态监测方法
发布时间：2021-02-02 09:53
随着我国农业现代化加速发展,农业机械向着大型化发展,机具的机构复杂程度、工作幅宽等参数逐步增加,而农业劳动力在不断减少,从而对操作人员和智能农机装备都提出了更高的要求。农业机械的姿态主要包含俯仰角和横滚角,而横滚角是影响作业质量、定位精度和机具操控性能的重要因素。由于农业机械作业环境复杂,宽幅农业机械在地表存在一定坡度的农田中作业时姿态会不断发生变化,对其横滚角进行有效监测对提高机具作业性能具有十分重要的意义。因此,本文以横滚角作为姿态的主要参数,研究宽幅农业机械在田间作业时的姿态监测方法。本文分析了宽幅农业机械姿态监测方法在国内外方面的研究现状和目前研究方法中存在的问题,分别研究了基于传感器信息、图像特征匹配和多源信息融合的姿态监测方法,以实现在宽幅农业机械作业过程中准确监测姿态的目的。在基于传感器信息的姿态监测方法中,应用卡尔曼滤波方法对MTi-300AHRS惯性传感器和北斗卫星导航系统的数据进行融合,设计了监测终端的软件方案,并利用MATLAB GUI对融合监测终端进行了人机界面设计。进行了对比试验,试验表明经过卡尔曼滤波对MTi-300 AHRS与卫星导航系统进行融合后,系统横...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景与意义
1.1.2 课题来源
1.2 国内外研究现状
1.3 研究目标和研究内容
1.4 小结
第2章 基于传感器信息的姿态监测方法
2.1 基于惯性传感器的姿态监测
2.1.1 MTi-300 AHRS及其性能指标
2.1.2 系统测姿算法
2.2 基于北斗的姿态监测
2.2.1 系统组成和功能
2.2.2 北斗姿态监测中的坐标系及转换矩阵
2.2.3 姿态角求解
2.3 传感器信息融合方法及其实现
2.3.1 惯性传感器和北斗融合监测方法
2.3.2 惯性传感器和北斗融合算法实现
2.4 融合监测终端设计
2.4.1 系统软件方案
2.4.2 系统功能模块设计
2.5 小结
第3章 基于图像特征匹配的姿态监测方法
3.1 横滚角获取原理
3.2 图像配准原理及方法
3.2.1 图像配准原理
3.2.2 图像配准方法分类
3.2.3 常用的图像配准算法
3.3 图像特征检测及其实现
3.3.1 角点检测算法及其实现
3.3.2 SURF特征点检测及其实现
3.3.3 MSER算法及其实现
3.4 基于特征的图像配准算法及其实现
3.4.1 图像配准算法及其实现
3.4.2 图像配准试验及分析
3.5 基于特征匹配的姿态获取系统
3.5.1 系统的软件方案
3.5.2 系统的功能模块设计
3.5.3 角度获取算法
3.6 小结
第4章 基于多源信息融合的姿态监测方法
4.1 多源信息融合监测方法
4.2 系统硬件设计
4.2.1 系统电源电路的设计
4.2.2 信息采集模块
4.2.3 人机交互系统
4.3 自适应加权融合算法模型
4.4 自适应加权融合算法实现过程
4.5 小结
第5章 姿态监测试验与分析
5.1 基于传感器信息的姿态监测试验
5.1.1 北斗系统的定位精度试验
5.1.2 基于北斗的姿态精度试验
5.1.3 基于MTi-300 AHRS的姿态精度试验
5.1.4 融合系统姿态精度试验
5.2 基于图像特征匹配的姿态监测试验
5.2.1 试验条件
5.2.2 试验方法
5.2.3 试验结果与分析
5.3 基于多源信息融合的姿态监测试验
5.3.1 试验条件
5.3.2 试验方法
5.3.3 试验结果与分析
5.4 小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的播种行表层土壤坚实度采集系统[J]. 贾洪雷,李杨,齐江涛,范旭辉,王文君,郭明卓. 农业机械学报. 2015(12)
[2]北斗定位导航技术的应用及展望[J]. 史恒林,李媛州,王子强. 科技创新导报. 2015(17)
[3]面向污水监控系统的自适应加权数据融合算法[J]. 齐华,李晓,刘军,杨超. 计算机技术与发展. 2015(04)
[4]基于MEMS传感器的两轴姿态调整系统设计与试验[J]. 马超,郑永军,谭彧,Yubin Lan,王书茂. 农业工程学报. 2015(S1)
[5]基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统[J]. 王海波,邹海龙,张如照. 农业机械学报. 2015(04)
[6]移动目标位姿同步跟踪技术研究[J]. 罗成名,李威,杨海,应葆华. 农业机械学报. 2014(10)
[7]1PJ-4.0型水田激光平地机设计与试验[J]. 胡炼,罗锡文,林潮兴,杨伟伟,许奕,李庆. 农业机械学报. 2014(04)
[8]大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器[J]. 赵佳乐,贾洪雷,姜鑫铭,王玉,王刚,郭慧. 农业机械学报. 2013(08)
[9]北斗导航系统在农业领域的应用展望[J]. 张荣群,张小栓,高万林,张健. 测绘通报. 2012(S1)
[10]基于双天线GPS接收机航向姿态测量方法[J]. 郭万禄,潘玉纯,翟峥嵘. 无线电工程. 2012(05)
博士论文
[1]基于GPS和传感技术的农用车辆自动导航系统的研究[D]. 冯雷.浙江大学 2004
硕士论文
[1]图像配准技术研究及应用[D]. 余道明.西南交通大学 2014
[2]基于局部特征的图像匹配算法研究[D]. 侯晓丽.西安电子科技大学 2014
[3]基于图像特征提取和特征点描述的匹配算法研究及其应用[D]. 肖飞.电子科技大学 2013
[4]基于北斗卫星船载导航系统研究[D]. 郝潇敏.大连海事大学 2012
[5]基于北斗的航天器测姿/测速技术研究[D]. 党超.哈尔滨工程大学 2012
[6]图像配准的理论及其相关算法研究[D]. 李哲.西安电子科技大学 2011
[7]GPS三维姿态测量系统的研究[D]. 苑振国.哈尔滨工程大学 2011
[8]图像配准理论及算法研究[D]. 张锐娟.西安电子科技大学 2009
[9]图像配准技术研究与应用[D]. 陈明生.国防科学技术大学 2006
本文编号：3014501
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景与意义
1.1.2 课题来源
1.2 国内外研究现状
1.3 研究目标和研究内容
1.4 小结
第2章 基于传感器信息的姿态监测方法
2.1 基于惯性传感器的姿态监测
2.1.1 MTi-300 AHRS及其性能指标
2.1.2 系统测姿算法
2.2 基于北斗的姿态监测
2.2.1 系统组成和功能
2.2.2 北斗姿态监测中的坐标系及转换矩阵
2.2.3 姿态角求解
2.3 传感器信息融合方法及其实现
2.3.1 惯性传感器和北斗融合监测方法
2.3.2 惯性传感器和北斗融合算法实现
2.4 融合监测终端设计
2.4.1 系统软件方案
2.4.2 系统功能模块设计
2.5 小结
第3章 基于图像特征匹配的姿态监测方法
3.1 横滚角获取原理
3.2 图像配准原理及方法
3.2.1 图像配准原理
3.2.2 图像配准方法分类
3.2.3 常用的图像配准算法
3.3 图像特征检测及其实现
3.3.1 角点检测算法及其实现
3.3.2 SURF特征点检测及其实现
3.3.3 MSER算法及其实现
3.4 基于特征的图像配准算法及其实现
3.4.1 图像配准算法及其实现
3.4.2 图像配准试验及分析
3.5 基于特征匹配的姿态获取系统
3.5.1 系统的软件方案
3.5.2 系统的功能模块设计
3.5.3 角度获取算法
3.6 小结
第4章 基于多源信息融合的姿态监测方法
4.1 多源信息融合监测方法
4.2 系统硬件设计
4.2.1 系统电源电路的设计
4.2.2 信息采集模块
4.2.3 人机交互系统
4.3 自适应加权融合算法模型
4.4 自适应加权融合算法实现过程
4.5 小结
第5章 姿态监测试验与分析
5.1 基于传感器信息的姿态监测试验
5.1.1 北斗系统的定位精度试验
5.1.2 基于北斗的姿态精度试验
5.1.3 基于MTi-300 AHRS的姿态精度试验
5.1.4 融合系统姿态精度试验
5.2 基于图像特征匹配的姿态监测试验
5.2.1 试验条件
5.2.2 试验方法
5.2.3 试验结果与分析
5.3 基于多源信息融合的姿态监测试验
5.3.1 试验条件
5.3.2 试验方法
5.3.3 试验结果与分析
5.4 小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的播种行表层土壤坚实度采集系统[J]. 贾洪雷,李杨,齐江涛,范旭辉,王文君,郭明卓. 农业机械学报. 2015(12)
[2]北斗定位导航技术的应用及展望[J]. 史恒林,李媛州,王子强. 科技创新导报. 2015(17)
[3]面向污水监控系统的自适应加权数据融合算法[J]. 齐华,李晓,刘军,杨超. 计算机技术与发展. 2015(04)
[4]基于MEMS传感器的两轴姿态调整系统设计与试验[J]. 马超,郑永军,谭彧,Yubin Lan,王书茂. 农业工程学报. 2015(S1)
[5]基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统[J]. 王海波,邹海龙,张如照. 农业机械学报. 2015(04)
[6]移动目标位姿同步跟踪技术研究[J]. 罗成名,李威,杨海,应葆华. 农业机械学报. 2014(10)
[7]1PJ-4.0型水田激光平地机设计与试验[J]. 胡炼,罗锡文,林潮兴,杨伟伟,许奕,李庆. 农业机械学报. 2014(04)
[8]大豆播种机偏置双圆盘气吸式排种器[J]. 赵佳乐,贾洪雷,姜鑫铭,王玉,王刚,郭慧. 农业机械学报. 2013(08)
[9]北斗导航系统在农业领域的应用展望[J]. 张荣群,张小栓,高万林,张健. 测绘通报. 2012(S1)
[10]基于双天线GPS接收机航向姿态测量方法[J]. 郭万禄,潘玉纯,翟峥嵘. 无线电工程. 2012(05)
博士论文
[1]基于GPS和传感技术的农用车辆自动导航系统的研究[D]. 冯雷.浙江大学 2004
硕士论文
[1]图像配准技术研究及应用[D]. 余道明.西南交通大学 2014
[2]基于局部特征的图像匹配算法研究[D]. 侯晓丽.西安电子科技大学 2014
[3]基于图像特征提取和特征点描述的匹配算法研究及其应用[D]. 肖飞.电子科技大学 2013
[4]基于北斗卫星船载导航系统研究[D]. 郝潇敏.大连海事大学 2012
[5]基于北斗的航天器测姿/测速技术研究[D]. 党超.哈尔滨工程大学 2012
[6]图像配准的理论及其相关算法研究[D]. 李哲.西安电子科技大学 2011
[7]GPS三维姿态测量系统的研究[D]. 苑振国.哈尔滨工程大学 2011
[8]图像配准理论及算法研究[D]. 张锐娟.西安电子科技大学 2009
[9]图像配准技术研究与应用[D]. 陈明生.国防科学技术大学 2006
本文编号：3014501
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3014501.html
