农业机械自动导航技术研究进展

中国一直被称为农业大国,人口基数大,高居世界人口第一位。农业不仅支撑着我国经济的发展,同时还是我国人民的命脉所在,是国家前进的基石。为了达到提高生产产值、解放劳动力的目的,让农业随着科技的发展而进步是必然的结果。因此,近些年农业在渐渐趋于机械化,大批机械投入农业生产中来提高工作效率,减轻农民压力,继而促进农业的发展。近年来,自动导航技术也被提出应用到农业机械当中,以此来保证机械正常、精准、高效的运行。     

基于图像处理的蟹塘水草图像导航线拟合方法

针对河蟹养殖中水草清理是以人工完成为主,存在费工费时、劳动效率低、成本高等问题,提出一种图像处理的蟹塘水草图像导航线拟合方法。首先通过采集水草RGB图像,并转换为HSV颜色空间,并选用H分量二值分割,对分割图像进行填充处理;其次根据水草图像面积差异,设定参数删除非目标区域,进行形态学运算,保留目标区域;再按列查找二值图像非零像素点的中点位置,得到水草图像形态特征曲线;最后根据查找的特征曲线,利用最小二乘法拟合出导航线。试验结果表明本文方法拟合导航线相对误差在0.498%以内,平均相对误差绝对值为0.247%,平均耗时为0.005 s。本文方法能够较好地满足水草图像导航线拟合的准确性和实时性,可为智能化水草清理作业船的研制奠定理论与技术基础。     

FSN-20型卫星导航装置

随着二百海里渔业经济区域的划分，各种电波导航装置已引人注目。其中有6个子午仪(导航卫星)，高度1000公里，周期约107分钟左右，在和赤道呈直角的圆形极轨道上运行。(NNSS)卫星导航装置，可以在世界各地高精度测定方位。     

农业车辆视觉实际导航环境识别与分

分析了对路径识别影响较大的变光照环境、杂草环境和阴影环境对农业车辆导航路径的影响,提出一种实际环境中的农业车辆视觉导航研究方法,即先采用神经网络算法对农田环境进行自动分类,然后再相应的选择不同的路径识别方法进行处理.环境识别与分类试验结果证明,该方法能够提高农业车辆视觉导航系统的实用性和可靠性,导航环境的分类准确率为95%,单幅图像平均耗时23 ms.     

基于图像旋转投影的导航路径检测算

提出一种农业车辆视觉导航路径识别算法--旋转投影算法.该算法通过角度枚举对图像ROI实施旋转变换,由旋转后图像的列均值与枚举角度构成旋转投影矩阵R,对其行向量实施差分运算得到差分旋转投影矩阵Rd,由Rd的极值可确定图像导航路径,即航向偏差θ与航位偏差d,进而可以求得世界坐标系下的导航路径参数.同理可以对田头线进行检测.为了提高算法的实时性,提出设定合理的ROI、实施线性压缩、旋转角度先粗分再细分的二步法以及充分利用前帧信息4种处理方法,使处理一帧用时6.2ms左右.通过对不同条件下成熟小麦图像测试表明,该算法识别导航路径准确率达到95%.     

超低空无入飞行器虚拟现实技术实现与仿真

为了远程控制超低空无人飞行器起降和监视其飞行状况,设计了基于虚拟现实技术的导航与控制方法。借助Multigen Creator软件,建立了飞行器的三维仿真模型,由DEM数据生成了地形场景,研究了三维模型的驱动方法。根据飞行器上装载的GPS接收机和其他传感检测设备实时传递的参数对虚拟环境下的飞行器模型及飞行场景进行驱动。同时给出反馈信号,控制飞行器按预定路线和姿态飞行,利用GIS技术,在数字地图上显示飞行轨迹。对飞行器的飞行轨迹和飞行姿态进行实时控制,仿真试验表明,对飞行器的远程导航控制是可行的。     

基于Kalman滤波农用车辆导航定位方法

因RTD-GPS定位精度不能满足农田导航作业的需要,研究了一种提高农用车辆自动导航定位精度的方法.建立天线补偿模型,对GPS天线晃动引起的误差进行了补偿;建立基于Kalman滤波模型,融合多传感器信息;使用自主开发的基于VRS的GPS接收机,作为RTD-GPS.将RTD-GPS、电子罗盘以及速度传感器获得信息进行Kalman滤波,其结果和高精度GPS数据进行了比较.实验证明,直线跟踪中,平均偏差由1.6019m减小到0.597m;曲线跟踪中,平均偏差由1.2085m减小到0.4861m.     

免耕覆盖地秸秆行茬导航路径的图像检

提出了秸秆行茬视觉导航方法,引导农机具在根茬行间作业以防止堵塞,并对玉米直立根茬导航路径的检测方法进行了研究。选取了图像的彩度信息作为研究对象,通过多种自动阈值选取方法的对比试验和分析,采用迭代法对根茬图像与土壤背景进行了有效分割,并采用2次腐蚀处理去除噪声,通过膨胀处理填充目标区域孔洞;使用了过已知点的Hough变换检测出玉米直立根茬行间及行茬直线。田间试验表明,该方法能够有效地提取出秸秆行茬导航路径,计算时间不超过     

玉米根茬图像的分割方法

对保护性耕作留茬覆盖情况下田间玉米根茬图像进行了分割.选取采集图像的彩度信息作为对象,通过对几种常用的自动阈值选取算法的比较,选择了迭代法对田间图像进行分割.实验结果表明:该方法能够有效地将根茬目标与土壤背景分割开来,为下一步检测行茬直线并将其作为导航基准线进行视觉导航的研究提供了基础.     

拖拉机自动导航与机具偏转导航的仿真对比研究

针对现有免耕播种机在玉米秸秆立茬覆盖地免耕播种困难的问题,设计了拖拉机自动导航系统和机具偏转导航系统以实现免耕播种机具的避茬播种.在综合分析成本和导航精度的基础上,设计了机械式触杆作为两种导航系统的探测装置,并通过MATLAB/Simulink仿真,对比研究了两种导航系统的实时响应特性、控制精度和稳定性等.仿真结果表明:相对拖拉机自动导航系统,机具偏转导航系统可以提高3s左右的实时响应时间,并可提高控制精度,但其超调量范围大、稳定性较差.因此,在导航精度要求较高时,可采用机具偏转导航系统,提高免耕播种机具的田间通过性.