拖拉机自动导航技术 12级农机一班 赵芳 ? 农业机械导航技术的目的和意义 ? 农业机械导航的基本原理 ? 我国农业机械导航技术研究进展 农业机械导航技术的目的与意义 作为精细农业的一个重要分支,农业机械智能导航技术正越来越受到 关注,其主要优点包括: 1.农田标准化作业 农业生产逐步由传统农业向现代农业跨越,形成了标准化作业和规 范性操作,示范带动农业生产方式转变和机械化水平的提高,使农作物 种植实现规范化、集约化、标准化。 2 可降低劳动强度,提高田间作业质量 GPS导航自动驾驶技术通过在拖拉机上安装电动方向盘,控制系统 根据设计路线实现自动转向,驾驶操作人员不用关注拖拉机方向盘和行 走方向,可降低驾驶操作人员的作业疲劳度,提高田间作业质量。 3 3.可延长作业时间,提高作业效率 GPS导航自动驾驶技术不受作业时间的限制,大大提高了机车的出勤率 和时间利用率,缩短了播种期。 5.可以提高作业精度,避免漏行作业; 有关研究表明:最好的农机手在进行田间作业时能达到的精 度是10cm , 若在经过一天的劳作后,精度还会大大降低,而基于差分GPS(DGPS)的自动 导航农机作业精度可达到 3cm。 6.可提高农业资源利用率,降低生产成本,提高投入产出比; 农业机械导航技术的基本原理 导航方式 信标导航 机器视觉导航 GPS导航 信标导航 ? 这种导航方式是在拖拉机的工作环境内安放若干个位置标 志,拖拉机通过安装在机体上的测量装置(如超声波、激光、电磁感应传感器)测知拖拉机与各个信标之间的位置 关系(如距离或角度),推算出自身的位置,从而使拖拉 机按照预定的路线行驶。 其导航原理如右图所示 视觉导航 拖拉机的视觉导航是由CCD摄像机对周围环境实时探 测所获得的信息,规划出所需路径,并能够沿该路径在没 有人工干预的情况下.移动到预定目标。它具有信息探测 范围宽、目标信息完整等优势.是目前国内外研究较多的 导航方式。 GPS导航 全球定位系统(GPS)的出现是现代导航技术的重大突破, 具有定位精度高、时间精度准确、使用范围广、可全天候 使用以及易与信息设备相连等特点,是非常适合拖拉机野 外作业的导航系统。 我国农业机械导航技术研究进展 存在的问题及解决方法 ? 在过去几十年中,拖拉机自动导航技术已经取得了不 少研究成果,但离实用化和商品化还有很大距离,主要问 题:可靠性不高,存在较大的行走误差;行走速度低,效率 有待提高;制造成本较高。 ? 鉴于以上原因,在以后的研究开发中必须解决几方面 的关键技术。一是智能化的路径识别和定位。由于拖拉机 的作业环境非常复杂,行走路线的智能化识别和定位必须 解决;二是转向机构的优化设计。转向机构直接决定拖拉 机运动的灵活性和控制的复杂性,为了设计出合适的转向 机构必须进行运动学和动力学分析,同时运用优化理论来 设计转向结构;_三是提高系统的实时性,由于图像处理 的计算量大,导致系统的实时性差。为解决这一问题,应 努力寻求图像表达与解释的新方法.在图像处理和识别软 件设计方方面力求算法的快速性和有效性.