發(fā)布時(shí)間：2020-05-13 20:22

【摘要】：組合導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于水田作業(yè)機(jī)械可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自主行走和精準(zhǔn)作業(yè),由于北斗定位系統(tǒng)(BDS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)構(gòu)成的導(dǎo)航系統(tǒng)一方面難以滿足水田作業(yè)精度要求,另一方面,水田環(huán)境復(fù)雜造成的北斗信號(hào)丟失也會(huì)影響導(dǎo)航定位精度。為了滿足水田作業(yè)機(jī)械導(dǎo)航定位精度,提高作業(yè)效率,本文結(jié)合水田作業(yè)環(huán)境、水田作業(yè)精度要求和農(nóng)業(yè)成本三個(gè)方面,設(shè)計(jì)了基于北斗定位系統(tǒng)(BDS)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和機(jī)器視覺(VNS)的組合導(dǎo)航系統(tǒng),采用BDS和INS組合導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)水田作業(yè)機(jī)械的絕對(duì)定位,VNS實(shí)現(xiàn)水田作業(yè)機(jī)械的相對(duì)定位,并對(duì)系統(tǒng)中的多源信息融合算法進(jìn)行深入研究,本文研究主要內(nèi)容包括:(1)結(jié)合水田環(huán)境特點(diǎn)和傳感器性能優(yōu)缺點(diǎn),分析水田作業(yè)機(jī)械定位性能要求,研究水田作業(yè)機(jī)械多源傳感器導(dǎo)航定位策略,最終確定BDS/INS/VNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案。(2)基于水田作業(yè)機(jī)械BDS/INS/VNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,對(duì)多傳感器信息融合算法展開研究。由于聯(lián)邦卡爾曼濾波算法存在濾波發(fā)散嚴(yán)重、收斂效果差、定位精度低等不足,提出一種自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波改進(jìn)算法,建立信息融合模型,該算法首先根據(jù)量測(cè)量構(gòu)造子濾波器自適應(yīng)因子,其次根據(jù)方差、權(quán)值分配的關(guān)系求解主濾波器信息分配的最佳權(quán)值實(shí)現(xiàn)算法的自適應(yīng),最后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)算法和改進(jìn)后的算法進(jìn)行導(dǎo)航數(shù)據(jù)的仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可見改進(jìn)后的算法提高了,得出改進(jìn)后濾波算法提高了定位精度,滿足系統(tǒng)要求。(3)根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案以及模塊的功能需求,基于久保田SPU-68C高速水稻插秧機(jī),搭建水田作業(yè)機(jī)械試驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)相應(yīng)功能模塊的軟硬件系統(tǒng),采用北斗模塊,慣導(dǎo)模塊和工業(yè)相機(jī)作為導(dǎo)航信息接收設(shè)備,在VC++6.0軟件環(huán)境設(shè)計(jì)了系統(tǒng)各功能模塊的軟件程序。(4)設(shè)計(jì)了基于高速水稻插秧機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)各單元進(jìn)行測(cè)試以及信息融合算法的驗(yàn)證,結(jié)果表明該系統(tǒng)能正常運(yùn)行,信息融合算法可以滿足水田作業(yè)精度要求。
【圖文】：

導(dǎo)航系統(tǒng)難點(diǎn)分析稻種植區(qū)域主要為丘陵地區(qū)，該區(qū)域田塊具有特點(diǎn)，其次丘陵地區(qū)水田的軟泥層深度較深即作業(yè)機(jī)械發(fā)生打滑、側(cè)滑的現(xiàn)象，我省水稻種類大風(fēng)天氣，，而且田間可能摻雜石塊、樹等小型劇了農(nóng)機(jī)作業(yè)難度，因此對(duì)導(dǎo)航定位精度提出水田環(huán)境復(fù)雜對(duì)水田作業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航系統(tǒng)的作業(yè)機(jī)械在泥腳深的區(qū)域完成地頭轉(zhuǎn)向，由于能會(huì)發(fā)生側(cè)滑、打滑的現(xiàn)象，導(dǎo)航定位會(huì)產(chǎn)生的路徑跟蹤。圖 2-2 為水田中出現(xiàn)樹木的情況發(fā)從而影響水田作業(yè)機(jī)械導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度業(yè)的效率。

圖 2- 2 有樹木遮擋田Fig. 2-2Afield that is sheltered by trees導(dǎo)航系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求文獻(xiàn)資料以及田間實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)水田作業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求：減少漏播（耕、收）、重播（耕、收）的現(xiàn)象境作業(yè)工況復(fù)雜的情況下不影響導(dǎo)航定位精度走時(shí)的軌跡盡可能的是平行直線，行間距不多機(jī)械自主導(dǎo)航系統(tǒng)成本低、效率高、精度滿足感器特點(diǎn)及誤差模型分析定位系統(tǒng)及誤差模型定位系統(tǒng) 產(chǎn) 生 于 二 十 世 紀(jì) ， 由 空間部分
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN967.2;S22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662490