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农业机械导航关键技术发展分析_张琳洁 ２０１６年６月 　农机化研究 　第６期 农业机械导航关键技术发展分析 ２３，４，５３，４，５６ ，张文爱１，韩应征１，周建军２，，王　秀２，，蔡吉晨２，张琳洁１， （太原理工大学信息工程学院，太原　０北京农业智能装备技术研究中心，北京　１国１．３００２４；２．０００９７：３．家农业智能装备工程技术研究中心，北京　１农业部农业信息技术重点实验室，北京　１００９７；４．００９７；５．００中国农业大学信息与电气工程学院，北京　农业智能装备技术北京市重点实验室，北京　１０００９７；６．１００８３）０ 摘　要：自动导航技术是农业机械在农业环境中进行自主控制和智能控制的关键技术，对农业生产精细化、规模化、智能化研究有着重要意义。为此，首先介绍了农业自动导航的关键技术，并通过分析国内外文献，阐述了国内外在导航感知系统、导航控制算法和车辆转向控制系统方面的研究现状，最后指出农业机械自动导航技术的发展趋势和展望。 关键词：农业车辆；自动导航；智能控制 中图分类号：Ｓ１２７ 　文献标识码：Ａ ）文章编号：１０３－１８８Ｘ（２０１６０６－００１０－０６０ DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2016.06.002 ０　引言 农业机械自动导航技术是现代精准农业的一个重要组成部分，在农业作业中有着广阔的应用和发展前景。随着信息技术的发展，农业机械自动导航技术发展迅速。农业机械自动导航技术的实现有利于提高劳动生产效率、降低驾驶难度、提高作业质量、解放劳动力，对农业车辆的智能化、农业生产的精细化有重大促进作用。 制系统。其中，导航感知系统主要是利用导航传感器对农业机械进行精确定位，目前国内外常用的导航方机器视觉、法有：惯性导航单元，以及多种传感Ｓ、ＧＰ器融合的组合导航单元和其它导航方法。导航控制决策系统主要是选择合适的控制算法，对车辆的转向进行控制，调节车辆的车轮转角以减少行驶路径与预 １］ ，常用的控制方法有：模定义路径的偏差［Ｄ控制、ＰＩ 糊控制和神经网络控制等智能控制方法、最优控制方 ２－３］ 。车辆转向法，以及多种方法相融合的控制方法［ １　导航关键技术介绍 农业机械自动导航系统的关键技术主要包括３个方面：导航感知系统、控制决策系统及车轮转向控 控制系统常用的控制方法有：电机驱动控制、液压控制阀组系统及在上述控制方法中加装其它控制模块的控制方法。自动导航系统结构如图１所示 。 图１　自动导航系统框图 ａｔ１　Ｓｓｔｅｍ　ＤｉａｒａｍｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＮａｖｉｉｏｎＦｉ． ｙｇｇｇ １．１　导航环境感知 收稿日期：２１５－０５－２００ ）基金项目：“十二五”农村领域国家科技计划项目（１３ＢＡＤ０８Ｂ０４－５２０，）（作者简介：张琳洁（女，河南洛阳人，硕士研究生，９０－）ａｉｌ１９Ｅ－ｍ ９０３２９５１２０＠ｑ．ｃｏｍ。ｑ，（男，河北万全人，研究员，博士生导师，通讯作者：王　秀（６５－）１９Ｅ－ ）。ａｉｌｗａｎｘ＠ｎｅｒｃｉｔａ．ｏｒ．ｃｎｍｇｇ １．１．１　机器视觉 是利用计算机和工业机器视觉（ｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎ）ｍａ　摄像机模拟人类视觉功能的科学方法。在导航控制系统中，视觉传感器主要是识别路线和检测障碍物及 ·１０· ２０１６年６月 　农机化研究 　第６期检测农业机械车辆相对目标作物行的位置和航向，使农机完成路径跟踪的自动驾驶作业或实现农机避障 ３］ 。机器视觉检测范围大，的驾驶作业［容易得到丰富 高、成本低廉，常将不同传感器信息互相融合，相互弥补，利用算法构成一种冗余度和准确度更高的多功能航系统。其中，常用的融合算法主要有Ｋｌｍａｎ滤波、ａ迹融合法、模糊推算方法及神经网络法等方法。中国 １０］ 在以Ｇ农业大学的陈艳等［ＰＳ和机器视觉的组合导 的目标信息，系统的成本较低；但由于农田作业环境复杂、多变，导航过程中机器视觉精度较难控制且视觉系统要求农业机械的行驶速度较慢，对作业车辆的驾驶要求也较高。同时，视觉系统在数据处理时较难与车辆的行驶同步进行，系统的实时性较差。Ｓ定位系统１．１．２　ＧＰ 是一种可全天候工作的全球定位系统简称ＧＳ，Ｐ定位系统，由围绕地球轨道运行的２４颗导航卫星组成。安装在导航车辆上的ＧＳ系统能提供车辆的三Ｐ ４－５］ 。该方法是将１台Ｇ维空间位置信息［Ｓ接收系Ｐ 航定位方法为导航感知方