基于UWB定位的农业机械辅助导航系统设计与试验

作     者：肖荣浩 马旭 李宏伟 曹秀龙 魏宇豪 王承恩 赵旭 XIAO Ronghao;MA Xu;LI Hongwei;CAO Xiulong;WEI Yuhao;WANG Cheng'en;ZHAO Xu

作者机构：华南农业大学工程学院广东广州510642 

出 版 物：《华南农业大学学报》 (Journal of South China Agricultural University)

年 卷 期：2022年第43卷第3期

页      面：116-123页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

基　　金：广东省重点领域研发计划(2019B020221003) 国家重点研发计划(2017YFD0700802) 现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-01-43) 

主　　题：超宽带技术 田间定位 辅助导航 农业机械 路径跟踪 

摘      要：【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。研究结果可为农业机械田间精确定位提供参考。