農(nóng)機(jī)導(dǎo)航是實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)行駛,提升農(nóng)業(yè)智能化程度的重要技術(shù)。農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)是通過一些傳感器,利用光、電磁波以及衛(wèi)星信號(hào)等來測(cè)量獲取周圍信息,以實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的定位,按照預(yù)先已有知識(shí)（如地圖等）規(guī)劃的路線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。如今常見的導(dǎo)航技術(shù)有視覺導(dǎo)航和GPS導(dǎo)航等,視覺導(dǎo)航技術(shù)波動(dòng)的關(guān)鍵原因是光照因素,且圖像中包含的數(shù)據(jù)較多,難以做到實(shí)時(shí)性;GPS導(dǎo)航在室內(nèi)信號(hào)差,且想要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位需要價(jià)格較高的接收設(shè)備。針對(duì)上述問題,本文擬提出一種基于視覺和GPS導(dǎo)航的組合導(dǎo)航方法,結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)來提升定位精度,利用無跡卡爾曼濾波器（UKF）來融合兩種導(dǎo)航方式獲取的數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)濾波,提升導(dǎo)航定位的精度。本文基于阿克曼轉(zhuǎn)彎模型,為避免農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛過程中的壓苗問題,提出了基于前進(jìn)-后退轉(zhuǎn)彎策略的自動(dòng)轉(zhuǎn)彎方法,同時(shí)提出了一種優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)更好的性能。本文利用組合導(dǎo)航方法實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)在農(nóng)田中自動(dòng)行駛的直行,基于自動(dòng)轉(zhuǎn)彎尋優(yōu)方法實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)彎,從而避免自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)彎過程中壓苗的損失。針對(duì)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛過程中的直行行駛,本文從視覺導(dǎo)航與GPS導(dǎo)航兩個(gè)部分從環(huán)境獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理,得到處理后的數(shù)據(jù)后將其傳遞至UKF中進(jìn)行濾波... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

RGB空間示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-12-輻射差異相關(guān)，可以達(dá)到有效去噪以及保持圖像信息的效果。圖2-2為有椒鹽噪聲的原圖和經(jīng)過不同濾波方法處理之后的圖像的對(duì)比。圖2-2濾波方法處理結(jié)果對(duì)比2.1.3圖像灰度化與分割圖像灰度化的含義是選擇某個(gè)特定的顏色空間模型（如RGB、HSI等模型），以某種特定的方式分離圖像在此空間下的不同屬性，其目的是在得到拍攝的圖像后按照其表示的顏色模型來將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖片，進(jìn)行提取特征。因?yàn)椴噬珗D片包含三通道圖像的數(shù)據(jù)，處理起來數(shù)據(jù)量大，直接使用彩色圖像會(huì)導(dǎo)致處理速度慢。使用不同的顏色空間以及不同的灰度化方式可能會(huì)有差異較大的提取結(jié)果。常見的灰度化思想包含將顏色模型進(jìn)行分割、取三通道同位置像素值的平均值以及不同的分量占不同的權(quán)重相加等思想。對(duì)于圖像灰度化而言，選擇哪一種灰度化方法需要根據(jù)其處理效果來確定，在不同的應(yīng)用環(huán)境下使用不同的應(yīng)用方法。二值化的含義是將圖像根據(jù)某種方式，將整個(gè)圖像的像素值轉(zhuǎn)換為255或0的方法。二值化與圖像分割是緊密相關(guān)的，二值化后的圖像完成分開背景與前景的任務(wù)。圖像分割主要通過比對(duì)像素值與閾值的大小關(guān)系來實(shí)現(xiàn)的，存在多種閾值確定方法。設(shè)f(x,y)為點(diǎn)(x,y)的像素值，g(x,y)為二值化操作后原點(diǎn)的像素值，則兩者的關(guān)系如式(2-8)所示：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-14-圖2-3用于標(biāo)定的棋盤格圖像2.2GPS導(dǎo)航技術(shù)2.2.1GPS定位技術(shù)GPS定位是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的關(guān)鍵，其定位方法又分成絕對(duì)位置定位和相對(duì)位置定位。獲取絕對(duì)位置直接通過設(shè)備得到其相對(duì)與地心的坐標(biāo)，此種方式只需一個(gè)信號(hào)接收器，其精度是由衛(wèi)星軌道誤差等決定，通常為米級(jí)水平。相對(duì)位置定位中的重要實(shí)現(xiàn)方式為偽差分定位，測(cè)距可達(dá)厘米級(jí)的精度，當(dāng)前這種方式被廣泛使用于精密導(dǎo)航以及大地測(cè)量等用途。差分定位的基本原理是通過距離較近的兩個(gè)以上的接收設(shè)備，在計(jì)算坐標(biāo)時(shí)利用多個(gè)設(shè)備來修正坐標(biāo)，以達(dá)到提高定位精度的效果。GPS定位是基于計(jì)算設(shè)備與三個(gè)衛(wèi)星的間隔來實(shí)現(xiàn)的。首先假設(shè)衛(wèi)星O1的坐標(biāo)已知，而設(shè)備所在的地方A與衛(wèi)星1之間的間隔又能正確測(cè)量，那么A點(diǎn)必定處于以衛(wèi)星為球心，以測(cè)量出的間距為半徑的圓球上。進(jìn)一步，設(shè)備所在地點(diǎn)A至另一衛(wèi)星O2的間距又被測(cè)量出來，則A必定處于兩個(gè)球相交得到的圓環(huán)上。同理還可以測(cè)算出A點(diǎn)與衛(wèi)星O3的間距，這樣就可以確定A點(diǎn)的位置只能位于三個(gè)球相交的兩個(gè)點(diǎn)上，再通過地理知識(shí)來去除一個(gè)不可能的坐標(biāo)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。GPS導(dǎo)航的原理圖如圖2-4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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