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【目的】提出一种基于改进型Bug算法的自动导航避障方法,为提高林间移动平台作业时的避障能力提供参考。【方法】通过6个超声波传感器将林间移动平台四周分为9个探测区域,根据各区域内的车-障距离确定相应的避障策略;改进传统Bug算法,将避障过程分成路径追踪、避行和绕行3个阶段;在避行阶段,建立避障转向角索引图,同时根据转向延迟试验获得转向时机的提前量,将该提前量与索引图结合,使林间移动平台在合适的时机使用最大转向角避障;在绕行阶段,通过设计带自调节函数的模糊控制器,控制林间移动平台绕障碍物边缘行驶。最后根据林间环境特点,设计大、小2种障碍物试验,分别对避障时机、绕行偏差和总路程等参数进行统计与分析。【结果】林间环境大、小障碍物避障试验表明:林间移动平台提前避障距离分别为93.9和81.7 cm,平台前方的2个传感器的探测距离在索引图范围内,可以精准实现提前避障;大、小障碍物避障总路程与理论路程之差分别占理论值的0.64%和0.42%,平均绕行偏差分别为-15.2和-7.9 cm,绕行标准差分别为7.7和12.5 cm,可以实现稳定绕障。【结论】所建立的基于改进型Bug算法的自动导航避障方法,避障路径冗余小且行驶稳定,满足了林间环境运输及其他移动作业的要求。 相似文献
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自主导航农业机械避障路径规划 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】实现自主导航农业机械作业时静态障碍物避障功能。【方法】在已知工作环境条件下提出2种避障路径规划算法。以农机运动规律为基础,依据障碍物位置和尺寸信息提出单障碍物避障算法。在单障碍物避障算法基础上,依据安全行驶区域大小,参考左右双向避障策略提出双/多障碍物避障算法。【结果】单障碍物位于不同位置、农机行驶速度为0.3 m·s~(-1)时,行驶路径分别比L算法减少35%、26%,行驶路径累计误差减少53%、82%,方差减少64%、66%;行驶速度为0.5 m·s~(-1)时,行驶路径减少38%、22%,行驶路径累计误差减少66%、62%,方差减少41%、71%。多障碍物路况,农机行驶速度为0.3、0.5 m·s~(-1)时,行驶路径累积误差分别为9.99、4.13 m,方差分别为0.022 1、0.027 0 m2。【结论】本文算法在行驶路径、行驶路径累计误差、规划路径跟踪稳定性和路况适应性上均体现出一定优势。 相似文献
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对于存在障碍物的农田区域,为了解决植保无人机在全自动作业中的避障问题,提出1种含障不规则区域的航迹规划算法。该算法将全局规划和局部规划相结合,全局规划算法对不规则地块进行"Z"字形扫描,快速得到往复遍历式植保无人机的作业路径。局部规划算法根据大小将障碍物分为点状障碍物和区域障碍物,对2类障碍物通过插入航点的方式进行局部规划,最终得到含障不规则区域的作业路径。仿真结果表明,采用该算法进行航迹规划,无人机的飞行航迹和规划航迹重合,证明了该算法的可行性。在相同条件下进行10组田间试验,实际飞行航迹与理论规划航迹的最大偏差小于0.4 m,满足实际作业的精度要求。 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2020,(2)
目前无人机已经在农业领域逐步应用,在精量播种、农药喷洒、植被检测等不同类型的农业航空作业中有着广泛的应用,采用无人机进行农药喷洒已经成为农业植保过程中的一项重要任务。多喷洒点遍历及障碍物避障的航迹规划问题,影响着无人机喷洒作业的效率。如何规划无人机喷洒作业点的顺序及低空作业避障问题在农田喷洒任务中受到了广泛的关注。使用传统灰狼优化算法求解能力强,但这易陷入局部最优解。针对此问题提出了一种改进的灰狼优化算法(IGWO)与A~*算法相结合的无人机农田喷洒航迹规划算法。IGWO算法引入了K-Means算法进行种群初始化以加强种群多样性,引入了非线性收敛因子以平衡算法的全局搜索与局部开发能力,引入了粒子群优化算法个体优越性进行位置更新以避免算法陷入局部最优,从而使得IGWO算法具有更强的模型求解能力。运用IGWO算法无障碍物的求解遍历多喷洒点的最优航迹路径,随后在障碍物阻挡的航迹路径段运用A~*算法避障规划以修正段内航迹。试验仿真结果表明:IGWO算法与GWO算法在随机生成的5个喷洒任务点的遍历航迹规划长度相同,而在随机生成的30个喷洒点遍历航迹规划中IGWO算法是GWO算法寻找最优解所需迭代次数的1/3,且规划路径缩短4.17%,说明IGWO算法对大任务量喷洒任务点更具有优越性,收敛速度更快,模型求解能力更强,规划航迹效率更高,同时验证了基于IGWO-A~*算法的无人机农田喷洒航迹规划的真实有效性。该研究为农业植保提供了一定的理论基础,为无人机自主作业解决了前提条件。 相似文献
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针对传统人工势场法在智能车辆局部路径规划中未充分考虑车辆动力学和运动学约束的不足，提出一种基于动态虚拟障碍物的局部路径规划方法.首先根据环境、车辆运行状态和道路交通规则分析车辆行驶安全性并获得虚拟车道线的解析表达，再进行车辆驾驶行为决策并生成受约束的动态虚拟障碍物，最后采用考虑动力学和运动学约束的改进人工势场法进行局部路径规划.仿真实验表明，该方法在保证动力学和运动学约束的前提下，能够在不同初始速度、相对速度和相对距离工况下获得较好的规划性能. 相似文献
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提出一种适用于灭火机器人避障路径规划的改进蚁群优化算法,采用自适应更新策略的方法规划最佳避障路径,建立了简洁、严谨的蚁群优化算法函数,以达到对灭火机器人避障路径的优化.这种方法能够使灭火机器人在未知环境寻找火源时有效避开障碍物并且使机器人所走路径最短,所用时间最少.经实验证明了该方法的可行性和有效性. 相似文献
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针对含障碍物多田块条件下的多台农用无人机路径规划问题,研究提出一套完整的多无人机协同作业路径优化算法解决方案。以最小转移路径长度为作业优化目标,先基于多边形扫描填充算法计算出水平航向条件的初始覆盖作业航线,对航线间危险转移过程进行安全边界相交性测试,每单一田块分别采用凸多边形“最小跨度法”和非凸多边形“步进旋转法”优化作业航向。然后建立航线调度及航次规划数学模型,并基于Google OR Tools开源优化软件套件进行求解。对比不同航线组合调度策略下的作业效果,以及考虑消耗品补给时的OR Tools 5种优化搜索策略算法与无人机沿航向方向等面积划分算法的作业优化效果。针对4组假想田块和真实田块的算例仿真试验表明,该算法能够有效地实现多田块在满足各种约束条件下的多机协同路径规划,算法耗时70~552 s,相比于等面积划分算法,航线间转移路径总长度下降24.86%~47.10%。 相似文献
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农用小型无人机转弯掉头模式及全区域覆盖下作业路径规划与优化 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】具备自主飞行、航线规划与优化、精准控制与变量作业能力是农用小型无人机(Agricultural smallunmanned aerial vehicle, ASUAV)的发展方向。本研究为ASUAV在全区域覆盖下自主飞行作业前的航线拐点坐标解算、飞行航向、起降点位置以及转弯掉头模式等提供优化选择。【方法】利用基于自主恒速飞行和最小转弯半径约束的无人机转弯掉头策略,分析并设计了任意凸多边形作业区域下无人机的路径规划方法,提出了基于幅宽微变的航线归整法路径规划方案,并对结构化农田区域实现全区域覆盖条件下的路径进行了规划与优化选择。【结果】基于最优转弯掉头模式下的ASUAV全区域覆盖路径规划方法适用于任意凸多边形结构的农田区域,GUI程序在解算地头边界航线拐点坐标的同时能优化选择出效率最高的飞行作业航线。在试验田随机规划出一个面积约为2.7 hm2的不规则凸六边形田块,仿真发现当无人机沿着平行于最长边飞行作业时,其空行行程最短,约为540 m,工作效率也最高,接近90%。【结论】经过优化选择后的ASUAV掉头转弯模式、起降点位置、飞行航向以及解算后航线拐点坐标等可以实现全区域覆盖,研究结果为ASUAV自主飞行作业提供了参考。 相似文献
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基于蚁群算法的农业节水灌溉路径优化部署 总被引：1，自引：0，他引：1
为实现节水灌溉田间地块路径管线部署的管理和控制,采用信息素优化的改进蚁群算法进行设计研究.在现有蚁群算法组合优化的现实缺陷基础上,以田间地块坐标作为数据源,采用改进的蚁群算法对田间地块布线路径进行设计,从而提高蚁群算法在迭代过程中更新最优解的能力,最终在相同的迭代次数内找到路径更短、代价更小的规则,解决农业节水灌溉管线路径部署优化问题,并在VC++程序中验证路径优化的实际问题.测试结果表明:在相同的气候条件下,路径优化部署设计结果可以为节水灌溉的管道布局管理提供参考依据和数据支持. 相似文献
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为了实现小麦密植播种以及华北地区小麦玉米联作的农艺要求,将无人驾驶技术和精密播种技术相结合是最佳选择。本文设计了无人驾驶拖拉机以及精密播种机组,采用自动导航无人驾驶拖拉机为播种机提供动力,小麦播种机开沟盘采用“八密一稀”的排布方式。对小麦密植播种机关键部件进行了设计,对无人驾驶拖拉机动力系统的动力以及续航需求进行匹配。田间试验表明：选取的50 m的作业距离内整机作业横向最大偏差为2.1 cm,平均偏差0.094 cm,具有较好的直线行驶能力,在进行换行作业时相邻行程间邻接行距最大偏差1.5 cm,平均偏差为0.48 cm,能够满足换行作业时整机作业相邻幅宽行间距11 cm的作业需求。 相似文献
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为解决不规则区域内农用无人机植保作业问题,以农用无人机的总飞行距离和多余覆盖率为指标建立模型,将无人机的植保作业航向角作为优化目标,并考虑有障碍物下的情形,采用差分进化算法(different evolution algorithm,DE)与量子退火算法(quantum annealing algorithm,QA)融合的方法对应用模型进行求解,分析算法的执行过程并进行MATLAB仿真试验。结果显示:在设定的不含障碍物农田区域环境下,相较于未规划与差分进化算法规划情况,采用差分量子退火算法(differential evolution algorithm-quantum annealing,DEQA)时无人机总的飞行距离分别减少101.52、73.00 m,转弯路径分别减少43.02、43.10 m,多余覆盖率分别减少22.25%和12.79%;在设定的含障碍物农田区域环境下,相较于未规划与差分进化算法规划情况,采用差分量子退火算法时无人机总的飞行距离分别减少73.24、24.54 m,转弯路径分别减少52.50、12.72 m,多余覆盖率分别减少72.34%、23.52%,其余指标均有所下降。仿真结果表明,采用差分量子退火算法能够完成农田区域路径规划问题,可为农用无人机路径规划提供技术支持。 相似文献
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提出了一种以运动人体的轮廓为特征，基于模板匹配的人体行为识别方法.利用背景差分法和阴影消除技术从图像中提取完整的人体轮廓.定义一种新的轮廓描述方法，将时变的2D轮廓形状转换为对应的1D距离向量.先计算轮廓点的质心坐标，再将轮廓等弧长地分割，用直线段连接相邻的割点构成对轮廓线的多边形近似，用多边形的顶点到轮廓质心的距离和其两个后继顶点的距离构成的3个距离串来描述轮廓.计算轮廓之间的动态时间规整(DTW)距离，然后利用谱系聚类方法提取行为序列的关键姿态，将关键姿态编码为行为字符串.最后利用编辑距离度量测试序列与标准序列之间的相似性.实验结果表明，利用本方法对人的6种日常行为进行识别，正确识别率达到85.7%以上. 相似文献
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机滚船遥控驾驶系统电路设计 总被引：2，自引：1，他引：1
为实现机滚船无人驾驶,设计了一套机滚船的遥控驾驶系统电路.该系统电路由遥控发射电路、遥控接收电路和中央处理单元三部分组成.田间试验结果表明,该系统遥控距离大于50 m,工作可靠,适合田间作业. 相似文献
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《浙江农业学报》2017,(11)
针对智能叶菜收获机作业过程中需自主获取导航参数与割台高度调整参数的问题,提出了利用机器视觉技术获取这两种作业参数的方法。首先对自主获取导航参数进行研究,将采集的叶菜田图像进行预处理、获取导航离散点,利用稳健回归法对离散点进行线性拟合进而获得导航控制参数,以便收获机调整作业方向;然后对于割台高度调节参数,将叶菜割茬图像预处理及割茬高度特征提取以获得割茬高度,利用割茬高度作为收获机割台高度调整的参数。结果表明,导航线准确识别率为97%,留茬高度的平均测量误差为8mm,最大相对误差为11.9%。说明该方法在自然光照下,能有效获取作业方向参数和留茬高度,为无人驾驶式收获机的智能、精准作业提供了技术支持。 相似文献
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自然环境下重叠果实的精准识别是智能采摘面临的难题之一。本研究针对无遮挡重叠柑橘,提出了一种基于凹区域简化和距离分析的果实分割与重建方法。该方法提取、分割果实轮廓凹区域,对其进行多边形简化,利用角点检测提取多边形顶点,通过分析各顶点到轮廓凸壳曲线的距离确定轮廓分割点,采用最小二乘圆拟合方法对分割后的轮廓进行重建。结果表明,基于凹区域简化和距离分析的无遮挡重叠柑橘重建轮廓的平均误差为3.12%,不重合度为4.55%,时间为0.291 s,优于RANSAC算法和Hough变换算法,能够满足自然环境下无遮挡重叠果实的智能识别需求。 相似文献