关键词：农机导航;;嵌入式;;组合导航;;卡尔曼滤波
摘 要：现代意义的农业机械自动导航技术是在精准农业技术下发展而来,其作用主要是使农机按照优化的路径工作,尽量减少土地重复作业和遗漏作业的问题,减轻劳动强度甚至实现无人驾驶。作为精准农业的一项核心技术,农机自动导航技术已广泛应用于农药喷洒、农作物耕种收等生产过程中。本文结合嵌入式硬件、图像处理技术与惯性导航技术,根据农机作业特点,研究了一种低成本高精度的农业机械组合导航系统。主要研究内容如下:(1)针对全球导航卫星系统(GNSS)、机器视觉模块、惯性导航模块、激光导航等各类导航传感器的特点,结合现有的实验条件,确定了以嵌入式硬件平台为基础,视觉与惯性的融合数据为导航控制依据的组合导航方案。(2)以导航线为参考坐标系,分别建立了农机视觉导航和惯性导航的位姿描述方程,以及对载体进行运动学分析,完成了农用车辆视觉与惯性模块导航的标定。(3)农机导航控制算法研究设计。采用扩展卡尔曼滤波算法对多传感器组合导航的数据进行融合,得到车辆的位置、速度和航向信息。建立适当的数学模型,对导航数据的有效性进行判断,并对导航数据的处理进行优化。仿真实验表明,该组合导航算法准确性、实时性可满足实际应用,具有一定的可行性。(4)组合导航系统实现。试验中,搭建了组合导航系统所需的嵌入式软件开发环境,即Python2.7以及相关库的安装、Open CV图像库的移植;根据相关功能,编写移动控制端程序(基于i OS系统)、制定各模块之间的数据通讯协议。
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