PSOUKF的水草清理作业船组合导航定位方法.PDF

２０１７年 ７月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 ７期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０７．００５ 基于ＩＰＳＯ ＵＫＦ的水草清理作业船组合导航定位方法 １，２ ２，３ ２ ２ ２，３ ２ 阮承治 　赵德安 　刘晓洋 　陈　旭 　姬　伟 　贾伟宽 （１．武夷学院机电工程学院，武夷山 ３５４３００；２．江苏大学电气信息工程学院，镇江 ２１２０１３； ３．江苏大学机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室，镇江 ２１２０１３） 摘要：在河蟹养殖水草清理过程中，为降低养殖户劳动强度和提高导航定位精度，研究结合 ＤＧＰＳ和视觉导航的优 点，设计一种用免疫粒子群算法（ＩＰＳＯ）来优化无迹卡尔曼滤波（ＵＫＦ）的组合导航定位方法，并应用于水草清理作 业船。首先通过建立组合导航模型，得到系统的状态方程和量测方程；为解决 ＵＫＦ对导航模型滤波存在的发散问 题，再通过粒子群算法（ＰＳＯ）优化 ＵＫＦ，并引入免疫算法避免 ＰＳＯ的早熟现象；最后得到滤波后新的位置坐标。为 获取视觉信息，对采集的图像采用相应的图像处理技术确定导航路径。导航实验结果表明，所提方法相比ＤＧＰＳ导 航和组合导航，纬度误差分别下降２２６９％、９１４％，工作时间分别减少 ４７７％、４３２％，进一步提高了作业船工作 效率。 关键词：河蟹养殖；水草清理作业船；视觉导航；ＤＧＰＳ；ＩＰＳＯ ＵＫＦ 中图分类号：ＴＰ２；ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０７００３８０８ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎＩＰＳＯ ＵＫＦ ｆｏｒＡｑｕａｔｉｃＰｌａｎｔｓＣｌｅａｎｉｎｇＷｏｒｋｂｏａｔ １，２ ２，３ ２ ２ ２，３ ２ ＲＵＡＮＣｈｅｎｇｚｈｉ　ＺＨＡＯＤｅａｎ 　ＬＩＵＸｉａｏｙａｎｇ　ＣＨＥＮＸｕ　ＪＩＷｅｉ　ＪＩＡＷｅｉｋｕａｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｙｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｙｉｓｈａｎ３５４３００，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ ３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦａｃｉｌｉｔｙＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙＩｎｄｕｓｔｒｙ， ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅａｑｕａｔｉｃｐｌａｎｔｓｃｌｅａｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｒａｂｃｕｌｔｕｒｅ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｌａｂｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅ ｆａｒｍｅｒｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ａｋｉｎｄｏｆＤＧＰＳａｎｄｖｉｓｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｉｍｍｕｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＩＰＳＯ）ｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅｔｒａｃｅｏｆＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆＤＧＰＳａｎｄｖｉｓｕａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄｔｏａｑｕａｔｉｃｐｌａｎｔｓｃｌｅａｎｉｎｇｗｏｒｋｂｏａｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａ