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基于UWB定位的农业机械辅助导航系统设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】低成本实现南方中小型田块中农业机械田间精确定位,降低农机操作人员劳动强度、提高农机作业效率。【方法】采用超宽带(Ultra wide band,UWB)技术对作业机械进行实时定位,通过位置解算算法,得到定位标签的三维精确位置坐标;利用位置校正算法,修正作业机械车身倾斜引起的田间定位误差;设计基于AB线的路径规划算法,实时规划作业路径并计算作业偏差;通过可视化人机交互界面为农机操作人员提供实时辅助驾驶信息。【结果】水田环境中,分别以0.5、1.0和1.5 m/s的速度沿规划路径行驶时,系统平均横向定位偏差均小于7 cm;当行驶速度大于1.0 m/s时,利用位置校正算法平均横向定位偏差降低了52.79%,标准差降低了49.82%,最大横向定位偏差降低了50.04%。搭载辅助导航系统进行田间插秧试验,各行作业轨迹与自身行拟合直线的平均横向偏差为5.90 cm,标准差为3.64 cm;各行作业轨迹与其规划直线路径的平均横向偏差为6.98 cm,标准差为4.95 cm。【结论】辅助导航系统具有较高的定位精度和良好的稳定性,成本低且通用性强,能够满足南方中小型田块中农业机械田间作业要求。研... 相似文献
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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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基于物联网的农机应急调度系统研究 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】为提高农机的利用效率以及解决农户应急情况下“无农机可用”问题,研究一套科学、
快速的农机应急调度系统是当前急需解决的难题。【方法】物联网的兴起给现代农业的发展提供了新机遇。应
用 GPS、GPRS 及 GIS 并结合 JAVA 技术,构建了最短路径调度策略下的农机应急调度系统。【结果】与启发
式规则算法相比,该调度方法平均调度成本减少 26%,平均调度时间约 1 s。【结论】该调度系统能提供一套
实时的调度策略,根据后台科学的算法使农机以最短路径及成本最低方式进行调度。其建立对引导农机作业向
自动化、智能化、信息化发展具有重要现实意义。 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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基于记忆模拟退火和A*算法的农业机器人
遍历路径规划 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】解决农业机器人大田作业时遍历路径规划的问题。【方法】提出一种记忆模拟退火与A*算法相结合的遍历算法。首先通过记忆模拟退火算法搜索出任务最优目标点行走顺序,然后使用A*算法进行跨区域衔接路径规划。【结果】仿真试验结果表明,该算法规划的遍历路径曼哈顿距离比传统模拟退火算法减少了9.4%,遍历路径覆盖率能达到100%,重复率控制为4.2%。【结论】记忆模拟退火通过为传统模拟退火算法增加记忆器,增强了跳出局部最优陷阱的能力,提高了算法所得解的质量。该研究结果可为农业机器人遍历路径规划提供理论基础。 相似文献
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种子颗粒群的悬浮速度模拟预测方法 总被引：3，自引：0，他引：3
【目的】模拟预测三七种子颗粒群的悬浮速度,为气固两相流的模拟仿真提供参考依据。【方法】利用PS-20物料漂浮速度试验台测量悬浮速度;采用离散元和计算流体力学相耦合的方法模拟台架试验,并模拟颗粒体积分数对流场影响;借助普拉诺夫斯基修正式验证各体积分数下颗粒群悬浮速度模拟值。【结果】体积分数对流场影响显著。体积分数接近0时,台架试验颗粒群悬浮速度范围为7.14~9.32 m·s-1、平均值为8.23 m·s-1,模拟结果为7.08~9.30 m·s-1、平均值为8.19 m·s-1;当体积分数在2.58%、3.87%、5.16%、7.74%时,模拟试验的悬浮速度分别为8.52、8.72、8.96、9.46 m·s-1,悬浮速度的理论计算值分别为8.53、8.79、9.06、9.71 m·s-1,最大误差为2.6%。【结论】采用模拟技术可建立体积分数低于9.03%时的悬浮速度预测模型;在未出现较大涡流的情况下,可利用离散元和计算流体力学相耦合的方法模拟预测不同体积分数下颗粒群的悬浮速度。 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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小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
【目的】探索小型植保无人机对果树喷施作业的雾滴沉积分布效果及应用前景,研究小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响。【方法】采用三因素(飞行高度、飞行速度、喷施流量)的正交试验,应用小型六旋翼植保无人机进行喷雾试验。【结果】根据雾滴沉积密度和雾滴沉积均匀性结果,较佳的作业参数是喷头流量1.0 L·min~(-1)、作业高度2.5 m、作业速度4 m·s~(-1),影响雾滴沉积密度的主次顺序依次为作业速度、作业高度、喷头流量;根据雾滴沉积穿透性结果,作业高度均为2.0 m的试验号2(作业速度4 m·s~(-1),喷头流量0.6 L·min~(-1))和试验号8(作业速度1 m·s~(-1),喷头流量1.0 L·min~(-1))中雾滴沉积穿透性分别为22.21%和22.41%,其雾滴覆盖密度大且穿透性较好;影响雾滴沉积穿透性的因素主次顺序为作业高度、作业速度、喷头流量。【结论】针对植保无人机旋翼风场的影响和橘树独特的树形结构,对植保无人机的作业参数进行了优选,以保证航空喷施作业雾滴在橘树冠层的有效沉积分布。本试验研究可为小型无人机对果树的合理喷施、提高喷施效率提供参考和指导。 相似文献
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主基因-多基因混合遗传数量性状的单性状选择模型 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】分别估计分离世代数量性状主基因-多基因混合遗传中的多基因效应方差和环境方差,为育种工作者提供一种简单易行的单性状选择方法。【方法】利用正态分布的极限误差,将混合正态分布数据划分到多个单一正态分布对应的区间,每一区间代表一种主基因型,采用有重复观测数据的单因素多元方差分析方法,分别估计各主基因型间的主基因效应协方差阵、多基因效应协方差阵和环境协方差阵,然后结合混合正态分布中各成分分布的比例,计算该数量性状的表型方差、遗传方差、环境方差和遗传力等遗传参数,并进行实例分析。【结果】在相同选择强度下,遗传效率为110.3760%,较作为单一正态分布的普通数量性状选择效率提高了10.3760%。当选择强度i=0.5时,遗传增益GS=28.41。【结论】应用建立的主基因-多基因混合遗传数量性状单性状选择模型计算,遗传效率有很大提高,表明该方法具有实用性。 相似文献
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【目的】针对模糊纯追踪模型追踪误差大、响应速度慢的问题,分析收割机实际工作环境和工作特征,将预测控制理论与模糊纯追踪模型融合,设计并实现一种应用于收割机全自动作业的预适应路径追踪模型。【方法】该模型采用模糊控制理论中根据运动情况对参数动态调节的方法,将纯追踪模型中的前视距离参数由原本的固定值替换为根据追踪误差自适应的变化量,从而满足农业机械在农田复杂环境中的路径追踪需求。针对参数动态调节不能立即生效问题,该模型采用预测控制理论,通过内置收割机运动学模型,在追踪发生之前预测追踪结果,提前对追踪量进行校正,提高其追踪精度。【结果 /结论】通过使用Matlab+Simulink平台对基于预适应路径追踪模型的收割机RAC导航系统进行仿真和实际测试,结果表明,改进后的导航系统相比基于模糊纯追踪模型的农机导航系统,追踪误差下降了91.9%。通过在搭载了RAC卫星接收机的收割机上部署该导航系统,经过测试,在3 km/h的速度下追踪误差为平均0.63 m,满足低成本收割机全自动作业需求。 相似文献
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目的 开发基于星基增强精密单点定位的农机自动导航系统。方法 以国产雷沃TX1204拖拉机为平台,采用国产星基增强定位板卡的输出数据作为农机位置反馈量,设计位速卡尔曼滤波器对定位数据进行滤波处理,开发预瞄跟随PID路径跟踪控制算法进行导航控制,整定不同行驶速度条件下的模型控制参数,采用地基增强RTK高精度定位接收机输出数据作为参考量,搭建农机自动导航测试系统并开展系统性能测试。结果 在直线跟踪误差方面,所开发的农机自动导航系统平均误差为?0.0009436 m,标准差为0.02452 m,最大误差绝对值为0.08472 m;在邻接行误差方面,平均误差为0.0007128 m,标准差为0.02986 m,最大误差绝对值为0.15444 m。这一精度可满足大部分农机自动导航作业需求。结论 将国产星基增强精密单点定位技术用于农机自动导航是可行的;本文设计的预瞄跟随PID路径跟踪控制模型和提出的不同速度条件下PID参数与前视距离的整定方法,提高了系统对不同速度的自适应能力。 相似文献
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为了实现对Y-shaped果树的精准喷施,本文融合了彩色及深度视觉图像,提出了1种基于蚁群避障算法的果园最优行驶路径的规划方法。首先,对彩色图像进行图像分割处理,划分道路及果树树墙障碍区域,得出喷施设备的可行驶区域,提出了喷施行驶范围检测算法;然后,通过对深度图像和彩色图像融合的处理,将Y-shaped果树树冠边缘轮廓精准拟合形成栅格地图,并与蚁群避障算法相结合,提出了最优行驶路径规划算法。最后,对拟合曲线和Y-shaped果树树冠边缘轮廓进行检验,验证算法的拟合程度。实验结果证明,本文提出的路径规划算法可以准确地检测出果树区域,并实现对行驶路径的精准规划。 相似文献
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目的 提出一种复杂农田环境下农业机器人全区域覆盖策略,以便合理规划农业机器人的工作遍历路径。方法 根据农田实际生产环境定义农业机器人复杂工作环境模型,并在此基础上建立一级分区与二级分区的概念。引入遗传算法变异操作的思想,建立基于贪婪机制的模拟退火算法优质可行解生成方法;建立解集多样性的概念,设计基于自适应升温的模拟退火算法改进方法,以此求解分区间的最佳遍历顺序问题。通过A*算法与八邻域搜索法相结合进行农业机器人跨区域衔接路径规划,依此,实现机器人覆盖全区域。结果 仿真结果表明,改进的模拟退火算法所规划的路径长度分别比传统遗传算法和模拟退火算法减少了14.7%和10.1%,收敛时的迭代次数分别减少9.8%和59.1%;农业机器人全区域覆盖仿真试验中遍历路径重复率为14.86%。高地隙喷药机器人现场遍历试验中,路径重复率为15.83%。结论 研究结果可为农业机器人在复杂农田环境中全遍历覆盖提供研究思路。 相似文献
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针对自动导航拖拉机带农机具作业时农机具跟踪误差会被放大的问题,提出了1种能够提高农机具作业精度的拖拉机导航算法。采用路径跟踪误差最小的优化控制方法,研究拖拉机自动导航作业时引起机具误差大的因素及改进方法,设计具有农机具误差项的拖拉机模型预测控制算法,对该算法进行可行性试验及对比试验。试验结果表明采用带机具误差项的算法使农机具横向偏差平均降低了42.36%,横向偏差标准差平均降低了40.91%,航向角最大偏差平均降低了6.11%,航向角偏差标准差平均降低了31.04%。结果表明增加农机具误差项的模型预测控制算法能有效提升农机具的作业精度。 相似文献
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【目的】针对目前相关设备风场自干扰大的问题,为更好地获取无人机(Unmanned arial vehicle,UAV)近地风场参数信息,以风压信号为基础,采用皮托管风速传感器设计一种风压转换近地风速检测装备。【方法】利用轴流风机对叶轮风速传感器和皮托管风速传感器的感应位置进行风速干扰对比试验,利用热线式标准风速仪测定干扰前后的风速变化,利用轴流风机以相同的风速检测该装备所有传感器的测量风速并记录,得到该系统的一致性。将同一风速下标准热线式风速仪的测量风速和该系统的传感器测量风速进行对比,找出皮托管风速传感器准确度较低的风速段,利用Matlab软件对风压信号–风速值进行拟合。【结果】在10.00~15.00 m·s–1风速下皮托管风速传感器对直流风速的削弱不超过1%,而叶轮传感器达到20%以上。系统所采用的30个风压变送器在风速为15.00 m·s~~(–1)时的最大绝对差异为0.96 m·s–1,最大相对差异为6.40%,变异系数为1%。以三次公式进行拟合后,误差平方和(SSE)为0.099 6,拟合优度(R2)0.96。【结论】本系统能够有效检测无人机下旋翼风速数据,且比叶轮式风速传感器网络测量系统在减少干扰方面具有明显优势,可以为研究无人机田间作业提供有效帮助。 相似文献
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基于云模型的农业移动机器人人机合作路径规划 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】实现农业移动机器人在复杂动态的农业环境中实时准确地无碰撞行驶。【方法】基于云模型的不确定性在线推理方法,提出一种基于云模型的动态引导A*(CDGA*)算法进行人机合作路径规划,将人的专业知识和喜好等引入DGA*优化中,实现机器人更快速的路径规划。利用Matlab软件对CDGA*算法与DGA*算法进行仿真对比分析。【结果】静态路径规划中,DGA*算法与CDGA*算法的close的点数分别为158和96,人员规划时间分别为8.8和4.0 s,规划总时间分别为15.6和8.9 s;动态路径规划中,DGA*算法与CDGA*算法的人员规划时间分别为12.5和5.8 s,规划总时间分别为23.3和14.6 s。【结论】提出的CDGA*算法能够大大减少产生的节点数,缩短规划时间,提高搜索效率。 相似文献
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目的 以路径重复率为优化目标解决农业机器人在数字生态农场中的全区域覆盖问题。方法 首先,将栅格地图中的障碍物进行膨胀处理,在此基础上进行矩形分区以及分区合并操作;然后,通过改进的蚁群算法规划分区间的遍历顺序、通过改进的广度优先搜索(Breadth first search, BFS)算法规划分区间终点与起点的衔接路径,从而实现机器人全区域覆盖。2种算法的具体改进方案为：分别通过人工免疫算法与粒子群算法改进遗传算法的选择与交叉算子,并将改进后的选择算子、交叉算子、原遗传算法变异算子与蚁群算法相结合改进传统蚁群算法信息素更新方法;建立动态函数以简化BFS算法规划的路径。结果 仿真结果表明,改进蚁群算法收敛时的迭代次数较传统蚁群算法减少了83.1%,路径长度相比减少了4.8%;由改进的蚁群算法与改进的BFS算法规划的机器人遍历路径重复率是传统蚁群算法和BFS算法的56%,且农业机器人能实现对农田区域的100%覆盖。结论 本研究提供了一种农业机器人在复杂环境的数字生态循环农场中进行全遍历覆盖的解决方案。 相似文献