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农业机械导航技术发展分析（上） (3)
时间：2016-02-02 11:42 文章来源：http://www.lunwenbuluo.com 作者：姬长英 周俊 点击次数：
1.3.3激光导航
激光雷达具有测距精度高、分辨率好、抗干扰能力强、体积小、质量轻等诸多优点，在农业机械导航中的应用也较为普遍。法国的Chateau等进行了基于激光传感器的农业车辆自动导航研究。在研究中，植被的体积和高度被计算出，并被用来控制车辆的速度[49]。日本的Noguchi等利用二维激光扫描仪开发出了一种可以在果园环境应用的自动导航系统，使用一辆52kW的拖拉机作为实验平台，导航中横向误差为0.11m，航向角误差为1.5°[50]。荷兰的Hiremath等为了使农业机器人能够在玉米地中进行自主导航，基于粒子滤波器构建了激光测距仪模型，机器人的航向角和横向偏差的均方根误差分别为2.4°和0.04m[51]。
在国内，刘沛等为实现果园作业的自动化，以拖拉机为研究对象，采用激光导航方式实现了果园机械的自动导航。当拖拉机以0.27m/s速度直线行走30m，最大横向偏差为0.15m[52]。陈军等在研究中，利用激光扫描获取果树位置信息，提出了一种果园环境下曲线导航路径的拟合算法。当农业机器人以0.54m/s的速度沿正弦曲线行走，最大横向偏差为0.40m，平均偏差为0.12m[53]。除成本较高外，激光导航须有固定的用于反射激光的目标，目标可以人为设置，也可以利用自然景物，如建筑物、树木等。但机器与反射物之间不能存在遮挡。
1.3.4超声波导航
超声波传感器测量具有非接触性、方向性好、定向传播、频率高、波长短、绕射现象小等特点，特别是遇到杂质或者分界面会产生明显的反射现象，以及在遇到动态物体时会产生多普勒效应，因而目前被广泛地用作机器人定位和障碍物的检测中，在农业机械导航中也不例外。日本的Toda等利用超声波传感器绘制作物行的地图，应用模糊逻辑方法控制转向。结果表明，位置和方向标准误差在建图测试中分别为12.7mm和2.4°;在驾驶测试中为16.3mm和2.2°;在综合实验中为33.6mm和3.2°[54]。英国的Hague等为自主导航农业车辆开发的地基感知系统中，也使用了声呐传感器来进行局部特征检测，并通过使用扩展卡尔曼滤波器对传感器的信号进行融合[55]。
国内，郑天鹏等开发了一种基于红外触发的农业机器人超声波定位系统，结合了温度补偿模块和线性修正因子来提高测量精度，当发射端发射角小于40°、纵向距离小于4000mm时，检测误差在10mm以内[56]。高云等也进行了类似定位研究，以期辅助农业机器人的视觉系统提高识别功能[57]。
超声波测距或定位的精度不太高，仅适用于短距离的测量。
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