發(fā)布時(shí)間：2020-06-09 16:23

【摘要】：隨著拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)的日益普及,逐漸面臨著作業(yè)地形多變、導(dǎo)航作業(yè)精度低、轉(zhuǎn)彎路徑構(gòu)建,轉(zhuǎn)彎路徑的優(yōu)化等重大問(wèn)題,本文針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入研究,搭建硬件平臺(tái),提出新的側(cè)向誤差評(píng)定方法,優(yōu)化設(shè)計(jì)全域覆蓋路徑規(guī)劃算法,最終通過(guò)田間試驗(yàn)分析,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)搭建硬件平臺(tái),建立拖拉機(jī)定位坐標(biāo)體系,依據(jù)RTK-DGPS和IMU采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)地面投影點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算,并實(shí)現(xiàn)手動(dòng)測(cè)量、2D-GPS測(cè)量、3D-GPS測(cè)量三種側(cè)向誤差評(píng)定方法;(2)根據(jù)拖拉機(jī)歷史作業(yè)軌跡以及實(shí)際采集農(nóng)田邊界數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)地頭邊界參數(shù)優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)直線路徑端點(diǎn)計(jì)算、最優(yōu)作業(yè)方向的確定、直線路徑作業(yè)順序篩選;(3)構(gòu)建地頭非作業(yè)區(qū)域的連續(xù)曲率轉(zhuǎn)彎曲線模型,形成拖拉機(jī)田間全域覆蓋路徑規(guī)劃算法的設(shè)計(jì);(4)設(shè)計(jì)高效、合理的田間試驗(yàn)方案,通過(guò)Freeform曲線實(shí)現(xiàn),最終分析拖拉機(jī)全自動(dòng)駕駛中的直線、轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下的側(cè)向誤差,并與AB點(diǎn)導(dǎo)航模式下的側(cè)向精度進(jìn)行對(duì)比分析。綜上所述,基于RTK-DGPS與IMU的側(cè)向?qū)Ш秸`差的評(píng)定方法能夠真實(shí)反映緩坡農(nóng)田的側(cè)向誤差,而基于實(shí)際農(nóng)田邊界信息、最優(yōu)作業(yè)方向優(yōu)化、連續(xù)曲率轉(zhuǎn)彎模型的全域路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田作業(yè)過(guò)程全自動(dòng)化,試驗(yàn)結(jié)果顯示,直線路徑的誤差均方根誤差為7.05cm,自動(dòng)轉(zhuǎn)彎路徑的誤差均方根值為10.02cm,完全能夠滿足拖拉機(jī)在田間的全自動(dòng)駕駛作業(yè),從而為農(nóng)田自動(dòng)駕駛作業(yè)的實(shí)時(shí)在線路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

的一個(gè)固結(jié)點(diǎn)作為的參考，例如無(wú)線設(shè)的信理到中心，而航位推算傳感器敏感軸的交點(diǎn)也可作為合適的原點(diǎn)；物體或參考成坐標(biāo)系，坐標(biāo)系間相互垂直，在空間中有六個(gè)自由度：原點(diǎn)０的位置和，而這六個(gè)自由度只能在另外一個(gè)為之定義的坐標(biāo)系中才能表示。逡逑問(wèn)題至少包括兩個(gè)坐標(biāo)系：一個(gè)載體坐標(biāo)系和一個(gè)參考坐標(biāo)系。載體坐標(biāo)和方向，而參考坐標(biāo)系描述的是已知物體。通常情況下載體的坐標(biāo)系不止也不止一個(gè)，因此，要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航，必須對(duì)不同坐標(biāo)系之間的關(guān)系進(jìn)行在相對(duì)位置、速度、加速度、角速度等關(guān)系，這些變量通過(guò)矢量投影來(lái)相標(biāo)系，需要一組稱(chēng)之為坐標(biāo)系統(tǒng)（ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＳｙｓｔｅｍ）的規(guī)則。事實(shí)上，近考系統(tǒng)服務(wù)組織（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｒｏｔａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ邋Ｓｙｓｔｅｍｓ邋Ｓｅｒｖｉｃｅ被越來(lái)越多的國(guó)家所接納，下面將對(duì)地心慣性坐標(biāo)系（Ｅａｒｔｈ－Ｃｅｎｔｅｒｅｄ心地球固結(jié)坐標(biāo)系（Ｅａｒｔｈ－Ｃｅｎｔｅｒｅｄ邋Ｅａｒｔｈ—Ｆｉｘｅｄ邋Ｆｒａｍｅ，ＥＣＥＦ）、當(dāng)?shù)貙?dǎo)航標(biāo)系和載體坐標(biāo)系進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：逡逑地固坐標(biāo)系逡逑點(diǎn)和坐標(biāo)系如下圖２－１所示，ｚ軸定義與ＥＣＩ坐標(biāo)系相同，沿著地球自（非磁極點(diǎn)）；ｘ軸從地心指向赤道與ＩＥＲＳ參考子午線（ＩＥＲＳ邋Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ邋Ｍ手準(zhǔn)則可知，ｙ軸從地心指向赤道與９０°東經(jīng)子午線的交點(diǎn)。逡逑

．２拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航理論體系逡逑２．１拖拉機(jī)坐標(biāo)系的建立逡逑（１）大地坐標(biāo)系及導(dǎo)航坐標(biāo)系逡逑由于本文拖拉機(jī)參考點(diǎn)的測(cè)量位置坐標(biāo)是基于大地平面坐標(biāo)系而獲得，為簡(jiǎn)化拖拉機(jī)坐標(biāo)位逡逑，建立當(dāng)?shù)鼐植炕顒?dòng)的導(dǎo)航坐標(biāo)系，其中局部導(dǎo)航坐標(biāo)系原點(diǎn)為（Ｘ0，邋Ｙ0），其中正東方向?yàn)椋劐义�，正北方向�(yàn)椋佥S，故而與上述大地平面坐標(biāo)系橫縱軸相平行，而拖拉機(jī)載體坐標(biāo)系原點(diǎn)位置逡逑測(cè)地坐標(biāo)系的關(guān)系為：逡逑ｄ邐（２－４）逡逑（２）拖拉機(jī)載體坐標(biāo)系建立逡逑拖拉機(jī)的位姿信息是通過(guò)相關(guān)坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置數(shù)據(jù)來(lái)表示其瞬時(shí)位置和姿態(tài)。本文通過(guò)建逡逑大地坐標(biāo)系和拖拉機(jī)載體坐標(biāo)系，表示拖拉機(jī)的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息，其中固定坐標(biāo)系Ｏ－Ｘ－Ｙ－Ｚ固結(jié)逡逑大地，采用東北天導(dǎo)航坐標(biāo)系，也即Ｘ軸指向正東，Ｙ軸指向正北，Ｚ軸為垂直向上。拖拉機(jī)逡逑體坐標(biāo)系ｏ－ｘ－ｙ－ｚ固結(jié)于拖拉機(jī)，其坐標(biāo)系原點(diǎn)位于圖２－３中所示定位基準(zhǔn)點(diǎn)，ｘ軸為垂直于車(chē)逡逑指向拖拉機(jī)的前進(jìn)方向，ｙ軸為平行于車(chē)軸正方向指向前視方向的右側(cè)，Ｚ軸由右手準(zhǔn)則確定。逡逑
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S219

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704944