农业车辆视觉导航控制系统

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农业机械自动导航技术

农业机械自动导航技术

农业机械自动导航技术【摘要】农业发展过程中,机械设备发挥着非常重要的作用,基于此,相关部门要重视农业机械自动导航技术推广应用工作,依据我国农业发展的实际状况,重视农业机械自动导航技术更新工作,以期能够有效提高我国农业机械化水平。

本文就农业机械自动导航技术进行分析,进一步促进我国农业发展。

【关键词】农业;机械;导航农业要想得到可持续发展,既要重视先进科学技术的应用,不断提高农业机械的自动化水平,充分发挥农业机械自动导航技术的优势,不断降低机械操作人员的劳动强度,降低机械操作对农业收获量造成的印象,重视机械视觉技术、GPS定位技术等的应用,保障我国农业能够真正实现可持续发展。

1农业机械自动导航技术概述详细了解农业机械自动导航技术,可知,其是由引线电缆、农田触感导航、无线电导航、地磁导航等多种导航技术发展而来,在农业发展过程中发挥着关键作用,主要应用于中耕除草、收割作业、自动喷洒农药、插秧耕作等工作中。

同时,农业机械自动导航技术本身具有GPS导航等相关功能,能够根据周围环境信息自动导航,相较于其他导航技术而言,其本身具有定位误差较小的特点,实际应用期间能够自动校正数据信息,最大程度上提高定位的精准度,提升农业机械化水平。

2农业机械自动导航技术的优势2.1降低机械操作人员的劳动强度与其他农业机械化技术相比,农业机械自动导航技术实际应用过程中能够有效减低机械操作人员的劳动强度,有效提高农业生产工作的规范化、自动化水平,与传统农业机械操作技术相比,农业机械自动导航技术实际应用过程中对操作人员专业素养等要求较低,实际应用机械设备过程中,机器设备可以自动根据指令播种、喷药、收割等,最大程度减轻机械操作人员的工作压力,提升机械设备田间作业效率。

2.2降低机械操作对农作物收获量造成的影响实际应用机械设备收获农作物过程中,会对农作物造成一定损伤,导致农业作物产量无法达到预期要求,农业机械自动导航技术的应用,在一定程度上改变了这一状况,不仅能够有效降低农作物收获过程中的减损,还能提升农作物收割、播种操作的精准度,最大程度上降低人为因素对农业物收获等造成的不利影响。

机器视觉技术在农田作业装备中的应用

机器视觉技术在农田作业装备中的应用

机器视觉技术在农田作业装备中的应用随着农业技术的不断发展,机器视觉技术在农田作业装备中的应用变得越来越重要。

机器视觉技术通过使用相机、图像处理算法和人工智能等技术,可以对农田作业环境进行实时监测和分析,提高农田作业的效率和质量,降低劳动成本。

本文将详细介绍机器视觉技术在农田作业装备中的应用。

首先,机器视觉技术可以应用于农田作物的种植过程。

通过安装摄像头和图像处理系统,系统可以实时监测作物的生长情况,包括作物的生长速度、植株高度、叶片颜色等。

通过分析这些数据,农民可以了解作物的生长状态,及时采取适当的农艺措施,以提高作物的产量和品质。

此外,机器视觉技术还可以识别并区分杂草和作物,从而实现智能化的除草操作,减少对农作物的干扰,提高农田的生产效益。

其次,机器视觉技术在农田作业装备中的应用还包括农机的导航和自动驾驶。

通过在农机上安装相机和传感器,系统可以实时感知农田的地形和障碍物,并通过图像处理算法进行分析和判断,自动控制农机的行走路径和速度,以确保农机安全、高效地完成作业任务。

这不仅可以提高农田作业的精度和稳定性,还可以减少了人工操作的误差和劳动强度,提高了农田作业的效率。

此外,机器视觉技术还可以应用于农产品的质量检测和分级。

通过使用高分辨率的相机进行图像采集,系统可以对农产品的形状、色泽、大小等进行快速准确的分析和判断。

基于这些数据,系统可以自动将农产品进行分级,不同等级的农产品可以被用于不同的销售渠道,提高农产品的市场竞争力。

同时,机器视觉技术还可以通过图像处理技术检测农产品中的缺陷和病虫害,及时发现并处理这些问题,保证农产品的质量和安全。

另外,机器视觉技术还可以用于农田灌溉和施肥的控制。

通过在农田作业装备上安装视觉监测设备,可以实现灌溉和施肥的精准控制。

系统可以根据农田土壤的湿度、养分状态等信息,通过图像处理技术分析得出灌溉和施肥的量和时机,从而实现农田作物的合理水肥管理。

这不仅可以减少用水和化肥的浪费,还可以减轻对环境的污染,保护生态环境。

机器视觉产品及解决方案

机器视觉产品及解决方案

机器视觉产品及解决方案机器视觉是一种使用摄像机和计算机视觉算法来实现自动化的技术,可以用于检测、识别、跟踪和测量目标。

它已广泛应用于各种行业,例如制造业、农业、医疗、物流等,为企业提供了效率、安全和质量方面的优势。

以下是几种常见的机器视觉产品及解决方案:1.缺陷检测系统:该系统可用于生产线上的质量控制,检测产品表面的缺陷,如裂纹、瑕疵等。

它可以提高生产效率,减少人工检查成本,并确保产品质量达到标准。

2.目标识别系统:该系统可以识别和追踪特定的目标,如人脸、车辆、产品等。

它可以应用于安防监控、智能交通、机器人导航等领域,提供实时的目标位置信息。

3.3D视觉系统:该系统使用多个相机来获取三维空间中的信息,可以进行尺寸测量、形状分析和体积计算。

它可以应用于产品设计、反演工程、自动导航等领域,提供更精确的测量数据。

4.车辆识别系统:该系统可以对车辆进行自动识别和分类,包括车牌识别、车型识别等。

它可以应用于停车场管理、交通违法监管等领域,提高管理效率和安全性。

5.农业视觉系统:该系统可以用于农作物的精细管理,通过对植物生长状态、病虫害识别等进行监测,提供决策支持和数据分析,帮助农民提高产量和质量。

6.医疗影像分析系统:该系统可以对医学影像进行分析和诊断,如CT、MRI、超声等。

它可以辅助医生进行疾病诊断、手术规划等工作,提高诊断准确率和治疗效果。

以上只是机器视觉领域的一些常见产品及解决方案,随着技术的发展和需求的增加,还会有更多新的产品和解决方案出现。

机器视觉的应用领域还在不断拓展,未来将会在更多的行业中发挥重要的作用。

自主导航农业车辆的全景视觉同时定位与地图创建

自主导航农业车辆的全景视觉同时定位与地图创建

自主导航农业车辆的全景视觉同时定位与地图创建李盛辉;夏春华;姬长英;周俊;田光兆【摘要】为更好地实现在实际农业作业环境下智能农业车辆的自主导航,提出了基于全景视觉的同时定位与地图创建方法(PV-SLAM).首先对惯性测量单元(IMU)的姿态进行了解算分析,并设计实现了惯性测量单元的硬件电路模块.其次研究建立了农业车辆运动模型和全景视觉系统观测模型.然后将多目全景视觉(PV)和惯性测量单元(IMU)结合,采用扩展卡尔曼滤波(EKF),实现了自主导航农业车辆的PV-SLAM 过程,并具体分析阐释了算法实现流程和步骤.试验结果表明,相较传统视觉SLAM算法,本研究提出的PV-SLAM方法,在较少或无固定路标情况下,获取的环境路标数平均增加80.2%,成功率平均提高15.8个百分点,在x和y方向的平均精度分别提高35.3%和37.8%,定位平均精度提高36.2%.PV-SLAM能较准确完整地提取环境路标信息,且对环境固定路标的依赖较小,因此在实际农业路径作业中运行效果较好.%Simutaneous localization and mapping based on panoramicvision( PV-SLAM) was developed for the au-tonomous navigation of agricultural vehicles. Firstly, the principle of inertial navigation system ( INS) was analyzed to de-sign the hardware circuit module of inertial measurement unit (IMU). Secondly, the motion model of agricultural vehicle and the observation model of panoramic vision system were established. Thirdly, the panoramic vision ( PV) was combined with IMU and Extended Kalman Filtering ( EKF) to realize the PV-SLAM process for autonomously navigating agricultural vehicles. Compared with traditional visual SLAM ( vSLAM) , the number of landmarks was averagely increased by 80.2%, and the success rate was increased by 15. 8% using PV-SLAM,under the condition of little or no fixed landmarks. The average accuracies on x and y directions were en-hanced by 35.3% and 37.8% respectively using PV-SLAM method. To conclude, PV-SLAM could perform better in agricultural work owing to its more accurate extraction of enviromental landmarks and less dependence on fixed landmarks.【期刊名称】《江苏农业学报》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】12页(P598-609)【关键词】全景视觉;同时定位与地图创建;农业车辆;惯性测量单元;自主导航【作者】李盛辉;夏春华;姬长英;周俊;田光兆【作者单位】南京理工大学紫金学院,江苏南京 210023;农业部南京农业机械化研究所,江苏南京 210014;南京农业大学工学院,江苏南京 210031;南京农业大学工学院,江苏南京 210031;南京农业大学工学院,江苏南京 210031;南京农业大学工学院,江苏南京 210031【正文语种】中文【中图分类】TP23定位(Localization)与地图创建(Mapping)虽为2个不同的步骤,但其两者紧密关联,不可独立处理。

农业智能车辆视觉导航参数提取的研究

农业智能车辆视觉导航参数提取的研究
首 先 对 农 作 物 图像 进 行 预 处 理 ,其 次 提 取 作 物 行 ( )的边 界 ,最 后 应 用 R d n变 换 法 提 取 导 航 垄 ao 征 及 阈值 进 行 二 值 化 ; 用 中值 滤 波 消 除 颗 粒 噪 声 ; 采
区 域 填 充 消 除 小 的 团块 孔 洞 。整 个 过 程 的流 程 图 ,

参 数 提取 的 方 法 后 ,在 图像 预处 理及 边 界 提 取 的基 础 上 ,提 出 了应 用 R d n变换 的 方 法 进 行 参 数 提 取 。实 ao
验 结 果 表 明 ,该 方 法 的测 量 精 度 与 当 前 其 它 类 似 研 究 的水 平 相 当 。
关 键 词 :计 算 机 应 用 ; 图像 处理 ;试 验 ;视 觉 导 航 ;R d n变 换 ;参 数 提 取 ao
图 1 算 法 流 程 图 ’
区|I 充 |填
空间检测进行 的是统计计算 ,计算量 大 ,处理时 间 长 ,不 利 于 车辆 的 实 时 导 航 。 ’ R d n 变 换 法 是 一 种 常 用 的 直 线 提 取 方 法 ,对 ao 于 直 线 的检 测 简 单 有 效 , 占 用 的 内存 资 源 少 ,能 快
速 检 测 出 直 线 信 息 。 目前 ,R d n 变换 法 主要 应 ao
用 在 遥 感 图像 中舰 船 尾 迹 的 检 测 ,在农 业 工 程 领 域
还 未 见 报 道 。 本 文 尝 试 应 用 R d n变 换 方 法 提 取 智 ao
11 图 像 的预 处 理 .
111 彩 色 特 征 的选 取 ..
m i ) y g o i g 7 2 1 6 C n al u u y n 1 残 留 物 和 光 照 条 件 利 用 颜 作 色 特 征 进 行 的 杂 草 识 别 研 究 中 发 现 归 一 化 后 的颜 色

视觉导航拖拉机自动转向控制系统研究

视觉导航拖拉机自动转向控制系统研究
维普资讯
2 0 年 l 月 06 0
农 机 化 研 究
第 l 制 系统 研 究
代 峰 燕 ,王 书 茂 ,赵 颖 ,张 磊
(中国农 业 大学 工 学 院 ,北 京 1 0 8 0 0 3) 摘 要 :拖 拉 机 的转 向控 制 系 统 是 实 现 自动 驾 驶 的 重 要组 成 部 分 。 为此 , 以铁 牛 6 4拖 拉 机 为研 究 对 象 。 5
该 控 制 器 有 比较 好 的跟 随性 和 响应 性 ,可 以较 好 地 适 应 低 速 时 拖 拉 机 行 驶 的 要 求 ,为 深 入 开 展 拖 拉 机 的 自 动 驾 驶 研 究 提 供 了有 益 尝 试 。
关 键 词 :农 业 工 程 ;拖 拉 机 自动 转 向 控 制 系 统 ;试 验 研究 ;模 糊 控制 ;视 觉 导 航 中 图 分 类 号 : 2 90 23 T 2 ¥ 1 .3 . ; P 4 文 献标 识码 : A 文 章 编 号 : 0 3 1 8 (0 6 1 — 0 4 — 0 1 0 — 8 X 2 0 )0 1 0 4
0 概 述
拖 拉 机 的 自动 驾 驶 技术 研 究 距 今 已 有 8 多 年 0
速 度 在 线 调 整 其 P 数 , 而 输 出前 轮 期 望 偏 角 。 D参 进 试 验 结 果 表 明 ,该 方 法 可 以 较 好 地 适 应 农 业 机 械 作 业 速 度 的变 化 ,提 高 其 转 向 的快 速 响应 特 性 和 稳 定 性 ,航 向跟 踪 效 果 好 。 笔 者 以天 津 拖 拉 机 厂 铁 牛 6 4为 研 究 对 象 ,在 5
进 行 了 自动 转 向 控 制 系 统 的研 究 ,提 出 了基 于 简化 的运 动 学 模 型 模 糊 控 制 方 法 。将 利 用 视 觉 传 感 器 得 到 的 方 位 偏 差 和 侧 向偏 差 作 为控 制 器 的输 入 , 制 器 可 以根 据输 入 实 时输 出相 应 的前 轮 转 角 。 真 和试 验 表 明 , 控 仿

农业机械的自动导航控制系统设计

农业机械的自动导航控制系统设计
位置, 从 而极 大地 提 高 了坐标 定位 的 精度 ; 然后 结合 模 糊控 制 理 论 , 以 车辆 坐标 和航 向 角作 为输 入 变量 , 以前 转 向 角作 为输 出 变量 , 对 农机 移 动 方 向进 行控 制 ; 最后 通过 MA T L A B仿 真 软件 对 文
中算 法进行 了分 析 , 分析 结果 证 明 了算法 的可 靠性 。
题, 研 究者通过引入 G P S导 航 、 惯性导航 、 视 觉 导
距方法 , 该测距 方法的原理与传统 的 G P S定位 原
理相同, 都是 利用 移动 节点 到 已知基 节点 的距 离求
解 出移动节点的具体位置 J 。在基于 Z i g B e e 测距 过程中, 利 用 已知 的 Z i g B e e节 点 坐标 , 借 助 几 何 距
在 二 维坐标 中 , 假设 A, B, C为 已知节 点 , 坐标
作者简介: 张建( 1 9 8 9 一) , 男, 四川大邑人 , 成都农业科技职业学院助教 , 成都大学硕士研究生, 主要从事机械


5 4・
2 0 1 7年第 7期
张建 : 农业机械的 自动导航控制 系统设计
分 别用 ( 。 , Y 。 ) 、 ( , Y b ) 、 ( 。 , Y 。 )表 示 ; 节 点 D 为
未 知节 点 , 用( , Y )表 示 。 节 点 D 到节 点 A, B, C
的距离 分别 为 r , r 2 , r , , 可 根据 式 ( 1 ) 求解 坐标 。
f { I


= r 2
( 1 )
√( 一 d 一 。 ) +( Y d —Y 。 ) =r 3

无人驾驶拖拉机采用了什么样的高科技 带来了什么便利?

无人驾驶拖拉机采用了什么样的高科技 带来了什么便利?

无人驾驶拖拉机采用了什么样的高科技带来了什么便利?近年来,这种高科技机器——无人驾驶拖拉机,逐渐进入了农民叔叔们的视野。

很多人还不太明白它是什么样的产品,能给农业带来多大的便利。

让我们来听听上海新浪边肖给你的演讲。

无人驾驶拖拉机采用定位系统技术,通过北斗卫星信号确定地面位置。

拖拉机上的摄像头传回的画面显示在监视器上,操作员可以通过看屏幕从远处引导拖拉机。

拖拉机上的车载计算机存储了一张田地的数字地图,然后主动引导它通过定位系统,直到所有的义务都履行完毕。

该系统能够准确确定拖拉机的位置,误差小于3厘米。

因此,无人驾驶拖拉机在犁地、喷洒农药和收割农作物时,行驶路线不会重叠。

无人驾驶拖拉机不仅省油,还减少了施肥,重量只有1.5吨。

拖拉机越重,土壤就会越紧实,庄稼的根就很难生长。

因此,人们倾向于使用更强大的牵引器将梨挖得更深,而大功率牵引器的重量会形成更深的压实土层。

更轻的无人驾驶拖拉机打破了这种恶性循环,可以比以前增加10%左右的作物产量。

无人驾驶拖拉机的信息和控制系统包括:主动转向系统、车辆控制系统、雷达和视觉测量系统、远程视频传输系统、监控系统和远程控制系统等。

可以对地形和周边农作物进行全面的地毯式扫描,从而制定出适合的态势路线和操作流程。

可实现指定区域主动路径规划导航、主动倒车、主动刹车、主动控制移动器转速、主动控制农具、自动避障、远程控制等功能。

利用毫米波雷达测量、双目摄像头视觉识别等先进技术,结合北斗高精度定位技术,可应用于农田耕作、平整、植保等无人驾驶。

综上所述,技能开发是无人驾驶技能的关键。

随着智能车载系统的逐步完善,农机也推出了继乘用车、商用车之后的主动驾驶产品。

这些科技产品将能够更好地改善目前得到大力推广和广泛认可的农业业态。

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沈 文 龙 ,薛 金 林 ,汪东 明 ,黄 银 花 ,刘 朋 .农 业 车 辆 视 觉 导 航 控 制 系 统 EJ].中 国农 机化 学报 ,2016,37(6):251~ 254
Shen W enlong,Xue Jinlin,W ang Dongming,Huang Yinhuang,Liu Peng.Visual navigation control system of agricultural
目前 国 内外研 究 农 业 车 辆 导 航 方 式 主 要 有 :GPS 导航 、激光 探测 导航 和 机 器 视觉 导 航 等 。GPS在 有 障 碍物 时存 在信 号 丢失 ,激 光 探 测对 灰 尘 和 雨 雪 等 的 高 敏感 性不适 合 田间测 量 ,且 二 者 的成 本 和 对 操 作 人 员 的技 术要求 较 高 。机 器视觉 是指 利用 安装 在 车辆 上 的 相机 对 田间环境 实 时 探 测 获得 环 境 信 息 的 办法 ,开 发 成本 低 ,弥 补上 述 方 案一 些 不 足 。本 文 阐述 的 视 觉 导 航系 统就是 通过 从相 机拍摄 田间环境 的原 始 图像 中提 取特 征值 ,通 过垂 直投 影法 拟合 出规划 路 径 ,从 而 根 据 车辆 与规划 路径 的位 置 和 角度 偏 差 得 出期 望 转 角 ;将 上位 机给 出的期 望转 角和加 装 的角度传 感 器得 到 的前 轮 (转 向轮 )实 时 角度 输 入 控 制器 ;控 制 器 控 制 改 装后 的 电控液压 转 向系统使 前轮 产生 相应 的 转 向角 。该 系 统周 而复始 完成 上 述 工 作 ,从 而达 到 车 辆 自主 运 动行 驶 的 目 的 。
vehicle EJ].Journal of Chinese Agricultural Mechanization,2016,37(6):251~254
0 引 言
1 系统 结 构
随 着 农 业 装 备 的 发 展 ,农 业 机 械 向 精 细 化 、智 能 化 方 向 的 发 展 成 为 当 今 农 业 研 究 的 热 点 ,开 发 一 套 操 作 简 单 、成 本 低 廉 和 导 航 精 度 高 的 农 业 车 辆 自 动 导 航 系 统 ,在 农 业 生 产 中 具 有 很 高 的 现 实 意 义 D-2]。
本文 以茂 源 250型拖拉 机作 为系统 的加装 改造 对 象 ,该 导航 控制 系 统 主要 有 三 部分 组 成 :(1)视 觉 导 航 系统 ,包括 CCD相 机 和上位机 (笔记 本 电脑 );(2)电控 液压 自动转 向系统 ,包 括 比例方 向 阀 、换 向 阀、溢 流 阀 和改 造后 的油 路 等 ;(3)控 制 器 ,包 括 单 片机 及 外 围 电 路 、角 度传感 器 等 ;系 统结构示 意 图如 图 1所示 。
第 37卷 第 6期 2016年 6月
ห้องสมุดไป่ตู้
中 国 农 机 化 学 报 Journal of Chinese Agricultural M echanization
V01.37 NO.6 Jun. 2016
z z z PsgiolePfrp
农 业 车 辆 视 觉 导 航控 制 系统 *
沈 文 龙 , 薛金 林 ,汪 东明 ,黄银 花 ,刘 朋
收稿 日期 :2015年 3月 30日 修 回 日期 :2015年 4月 2i日 *基 金项 目 :江苏 省 淮 安 市 科 技计 划 专 项 资 金 科 技 创 新平 台 (HAP201411) 第 一 作 者 :沈 文 龙 ,男 ,1988年 生 ,江苏 淮 安 人 ,硕 士 研究 生 ,助 教 ;研 究 方 向为 车 辆智 能 化 。E—mail:shen_wenlong@ 126.corn 通 讯 作 者 :薛 金林 ,男 ,1974年 生 ,江 苏 涟 水 人 ,博 士 ,副 教授 ;研 究 方 向农 业 车 辆 智 能化 E—mail:xuejinlin@njau.edu.crl
图 1 转 向 系统 结 构 示 意 图
Fig. 1 Sketch of the steering system structure 1.溢 流 阀 2.转 向 控制 器 3.三 位 四 通 比 例方 向 阀 4.角度 传 感 器
5.转 向 油缸 6.全 液 压 转 向 器 7.方 向盘 8.油 滤 9.两 位 四 通换 向 阀 1o.液 压 油 齿 轮泵 11.液 压 油箱
(1.淮安 信息 职业技 术学 院汽 车工程 系 ,江苏淮 安 ,223005;2.南京农 业大 学工 学院 ,南 京市 ,210031)
摘 要 :为 提 高 农 业 生 产 智 能 化 水 平 和 降 低 人 力 成 本 ,针对 行 间 作 物 的特 点 ,设 计 一 套 用 于 农 业 车 辆 的 视 觉 导 航 控 制 系 统 。 通 过 固定 在农 业 车 辆 上 的摄 像 头 获取 田间 作 物 图像 ,基 于 Matlab进 行 图像 处 理 得 出 车辆 与规 划 路 径 的 位 置 和 角 度 偏 差 。 控 制 器 根 据 上 位 机 得 出 的 前 轮 目标转 角 和 角度 传感 器得 出 的 实 际转 角 的偏 差值 作 为输 人 变 量 ,控 制 电 控液 压 转 向 系 统 保 证 前 轮 沿 着 正 确 路 线 在 田间 行 驶 。根 据 田 间 实 验 结 果 ,车 辆 行 驶 速 度 为 2.08km/h时 ,前 轮 转 向 迅 速 、平 稳 ,最 大 误 差 0.18m,平 均 误 差 0.048m。该 控 制 系 统 快 速 性 和 准 确 性 ,能 够保 证 农 业 车辆 自主导 航 。 关 键 词 :农 业 车 辆 ;视 觉 导航 ;控 制 器 ;电控 液 压 中图 分 类 号 :TP29 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :2095-5553(2016)06—0251一O4
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