多源传感器信息融合的农用小车路径跟踪导航系统.pdf

２０１５年 ３月 农 业 机 械 学 报 第 ４６卷 第 ３期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．０３．００６ 多源传感器信息融合的农用小车路径跟踪导航系统 张铁民　李辉辉　陈大为　黄鹏焕　庄晓霖 （华南农业大学工程学院，广州 ５１０６４２） 摘要：为解决四轮独立驱动农用小车在设施农业和畜牧业的物料运输和信息采集中的导航及控制问题，构建了农 用小车导航控制系统，优化配置多个传感器，提出了基于 ＣＣＤ图像传感器、加速度计、电子罗盘及超声波等多传感 器信息融合的导航控制方法。通过 ＣＣＤ获取标识路径信息，通过加速度计、电子罗盘获取小车姿态信息，通过超声 波传感器判断障碍物，并给出路径特征提取、识别、多源信息融合自主导航控制和超声避障等算法，实现了小车的 路径跟踪的导航控制，实验结果表明构建的导航控制系统及导航控制方法正确、有效。 关键词：导航　路径跟踪　多传感器　信息融合　模糊控制 中图分类号：ＴＰ２４２；Ｓ２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）０３００３７０６ ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＶｅｈｉｃｌｅＰａｔｈＴｒａｃｋｉｎｇＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｕｓｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉｓｏｕｒｃｅＳｅｎｓｏｒ ＺｈａｎｇＴｉｅｍｉｎ　ＬｉＨｕｉｈｕｉ　ＣｈｅｎＤａｗｅｉ　ＨｕａｎｇＰｅｎｇｈｕａｎ　ＺｈｕａｎｇＸｉａｏｌｉｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｕｒｗｈｅｅｌｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｖｅｈｉｃｌｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｆａｃｉｌｉｔｙａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄ ａｎｉｍａｌｈｕｓｂａｎｄｒｙｏｆｍａｔｅｒｉａｌｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｂｕｔｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｒｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ａｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｏｒｓｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆＣＣＤ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐａｓｓａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ．ＴｈｅｍａｒｋｅｄｐａｔｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＣＣＤ．Ｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｐｏｓｔｕｒｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓ ｇｏｔｂｙｕｓｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐａｓｓ．Ａｎｄｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅｓｗｅｒｅｊｕｄｇｅｄｂｙｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｅｎｓｏｒ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｓｅｖｅｒａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｓｉｇｎｓ ｆｅａｔｕｒｅ，ｍｕｌｔｉｓｏｕｒｃｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍ ｃａｎｉｄｅｎｔｉｆｙａｎｄａｖｏｉｄｏｂｓｔａｃｌｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｂｏｖｅ，ａｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓａｄｏｐｔｅｄ ｔｏａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｔｈｅｃａｒｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐａｔｈｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎａｎｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｓｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｐａｔｈｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｏｒｓ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎ　Ｆｕｚｚ