果园智能车辆自动导航系统关键技术研究

发布时间：2023-03-02 17:18

　　自动导航控制系统作为精准农业技术的重要组成部分,对于解决劳动力不足,提高农业机械智能化水平和农业生产效率具有重要意义。近年来,随着我国产业结构的不断优化,创新驱动发展战略的大力实施,为农业车辆自动导航控制技术注入了许多新动能,并逐步成为精准农业领域的研究热点。中国是世界上水果种植面积最大、产量最高的国家,同时人口老龄化问题严重,因此为了满足现代果园作业绿色可持续发展要求,缓解农业劳动力短缺现象,利用自动导航控制技术开发设计先进果园作业装备势在必行。本文以标准化栽培模式的苹果果园为研究环境,将农用电动车进行改装作为研究平台,考虑到农业生产成本的问题,选用2D激光作为主要感知元件,针对果园智能车辆自动导航系统中的环境感知定位、导航路径跟踪和障碍物检测三项关键性技术进行研究。主要工作和结论如下:(1)通过查阅国内外大量参考文献和实地调研,了解了目前智能车辆常用的导航定位方式、路径跟踪技术以及障碍物检测方法,通过对比分析出应用于果园环境下存在的主要问题,并针对上述问题确定了本文的研究内容、研究方案和技术路线。(2)在SH-GL型农用电动车的基础上,加装2D激光传感器和前轮转角检测系统,并对其启...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及存在的主要问题
        1.2.1 环境感知定位技术研究现状
        1.2.2 导航控制决策研究现状
        1.2.3 障碍物检测方法研究现状
        1.2.4 存在的主要问题
    1.3 研究目的及内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究方案与技术路线
    1.4 论文章节安排
第二章 导航车辆硬件平台搭建
    2.1 研究平台
    2.2 环境感知定位硬件系统
        2.2.1 激光数据解析方法
        2.2.2 激光传感器精度测试
    2.3 前轮转角检测系统设计
        2.3.1 前轮转角检测系统组成
        2.3.2 磁电式编码器标定
        2.3.3 前轮转角检测系统性能试验
    2.4 自动转向系统设计
        2.4.1 自动转向系统组成
        2.4.2 自动转向性能测试
    2.5 本章小结
第三章 果树特征点提取及导航路径拟合
    3.1 果树位置信息确定
    3.2 激光数据预处理
        3.2.1 跨行干扰点剔除
        3.2.2 离群散点剔除
    3.3 果树特征点提取
        3.3.1 激光点云聚类
        3.3.2 果树中心特征点提取
        3.3.3 特征点提取精度试验
    3.4 导航路径拟合
        3.4.1 直线路径拟合算法
        3.4.2 导航控制参数获取
        3.4.3 导航路径拟合及参数获取精度试验
    3.5 本章小结
第四章 导航路径跟踪控制方法研究
    4.1 控制系统总体设计
    4.2 基于自适应纯追踪算法的路径跟踪控制研究
        4.2.1 自适应纯追踪模型控制器设计
        4.2.2 软件系统设计
    4.3 仿真及实地试验
        4.3.1 仿真试验结果与分析
        4.3.2 实地试验结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 果园行间障碍物检测方法研究
    5.1 基于2D激光的障碍物距离检测方法研究
        5.1.1 基本原理
        5.1.2 障碍物距离检测精度试验
    5.2 基于SSD的障碍物类别检测方法研究
        5.2.1 SSD目标检测算法原理
        5.2.2 障碍物类别检测精度试验
    5.3 障碍物组合检测实地试验
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：3752311