拖拉机自动驾驶路径规划的研究

摘要

随着拖拉机自动驾驶技术的日益普及，逐渐面临着作业地形多变、导航作业精度低、转弯路径构建，转弯路径的优化等重大问题，本文针对上述问题进行深入研究，搭建硬件平台，提出新的侧向误差评定方法，优化设计全域覆盖路径规划算法，最终通过田间试验分析，主要研究内容如下:
　　(1)搭建硬件平台，建立拖拉机定位坐标体系，依据RTK-DGPS和IMU采集数据实现拖拉机地面投影点坐标的计算，并实现手动测量、2D-GPS测量、3D-GPS测量三种侧向误差评定方法;(2)根据拖拉机历史作业轨迹以及实际采集农田边界数据，实现地头边界参数优化、实现直线路径端点计算、最优作业方向的确定、直线路径作业顺序筛选;
　　(3)构建地头非作业区域的连续曲率转弯曲线模型，形成拖拉机田间全域覆盖路径规划算法的设计;
　　(4)设计高效、合理的田间试验方案，通过Freeform曲线实现，最终分析拖拉机全自动驾驶中的直线、转弯状态下的侧向误差，并与AB点导航模式下的侧向精度进行对比分析。
　　综上所述，基于RTK-DGPS与IMU的侧向导航误差的评定方法能够真实反映缓坡农田的侧向误差，而基于实际农田边界信息、最优作业方向优化、连续曲率转弯模型的全域路径规划设计能够实现农田作业过程全自动化，试验结果显示，直线路径的误差均方根误差为7.05cm，自动转弯路径的误差均方根值为10.02cm，完全能够满足拖拉机在田间的全自动驾驶作业，从而为农田自动驾驶作业的实时在线路径规划设计奠定了基础。

目录

声明

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．3课题来源和研究目标

1．4主要研究内容

1．5研究方法和技术路线

1．6本章小结

第二章拖拉机自动驾驶的整体方案

2．1导航理论体系

2．2拖拉机自动导航理论体系

2．3传感器采集数据格式

2．4试验设备及试验基地介绍

2．5本章小结

第三章作业侧向误差的评定

3．1数据预处理

3．2作业行间精度的计算

3．3 3D行距误差与IMU关系

3．4本章小结

第四章田间作业的全域路径规划设计

4．1最优方向的确定

4．2嵌套法直线路径优化选择

4．3任意边界形状的路径规划

4．4本章小结

第五章田间试验的侧向定位误差分析

5．1试验曲线路径的构建

5．2直线路径追踪精度分析

5．3本章小结

第六章结论和展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

附录

致谢

个人简历