【摘 要】
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智能农业机械作为一种高度自动化的现代农业装备,导航控制自动化是其最为显著的特征,而农机自动导航技术中针对农机路径规划方法的研究更是实现“智慧农业”、“精准农业”的关键。本文基于数据融合技术对农机路径规划方法展开研究,主要完成的研究工作如下:（1）查阅大量参考文献,分析农机路径规划方法研究的重要意义和国内外研究现状。对于GPS导航系统进行分析,建立WGS-84坐标系、平面坐标系、载体坐标系和雷达坐标
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智能农业机械作为一种高度自动化的现代农业装备,导航控制自动化是其最为显著的特征,而农机自动导航技术中针对农机路径规划方法的研究更是实现“智慧农业”、“精准农业”的关键。本文基于数据融合技术对农机路径规划方法展开研究,主要完成的研究工作如下:（1）查阅大量参考文献,分析农机路径规划方法研究的重要意义和国内外研究现状。对于GPS导航系统进行分析,建立WGS-84坐标系、平面坐标系、载体坐标系和雷达坐标系之间的相对坐标转化方程。采用组合导航算法融合DGPS和IMU的导航数据,实时获取农机的位姿信息。（2）建立农机运动学和动力学模型,通过模型预测控制技术对农机进行控制。对农机田间行走方式进行研究,规划往返式全覆盖平行直线作业的工作路径,并且分析农机田间作业消耗成本,在此基础上将沿工作地块的最长边界方向作为最佳作业方向。设计一种在传统的鱼尾型转向轨迹中加入三次贝塞尔缓和曲线的非切线圆鱼尾型转向方式,以适应不同的播种距离,同时提高地头土地的耕种效率。（3）设计PID控制器对农机纵向行驶速度进行控制,以保障农机能够匀速行驶。构建纯追踪算法对农机横向误差进行控制,并采用BP神经网络对前视距离进行动态调整,根据不同工况确定合适的前视距离,提高纯追踪算法的路径追踪精度。（4）对农机工作环境中障碍物的信息采集方法进行研究。对障碍物进行层次划分和风险评估,在此基础上提出农机在不同工况下的避障策略。针对阻碍农机作业的静态障碍物,设计改进PSO-PIO路径规划算法进行农机自适应避障路径规划。（5）为验证本文所设计的改进纯追踪算法对预设轨迹的追踪精度,搭建实验平台,设计农机直线路径追踪实车实验,实验结果表明改进纯追踪算法对预设轨迹具有较好的追踪效果。
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