丘陵山区田间道路自主行驶转运车及其视觉导航系统研制

自然条件的限制使得丘陵山区农产品和物资的田间转运难以实现高安全性的机械化作业.为此,该文研制了一种在丘陵山区田间道路上自主行驶的转运车及其视觉导航系统.该系统采用RTK-GNSS(real-time kinematic-global navigation satellite system,实时动态-全球卫星导航系统)进行路网信息采集、实时定位和路径规划,利用机器视觉进行田间道路识别并提取路径跟踪线;田间道路非路口区域由机器视觉系统进行导航,路口区域采用RTK-GNSS实时定位进行导航.全局路径规划中对A*算法估价函数进行改进,将路口节点处的道路曲率及道路起伏信息引入代价函数.图像处理中强化道路上的阴影处理和信息融合,实现道路与背景的准确分割;然后将道路区域分块求取形心点,拟合后生成道路的虚拟中线作为局部路径的导航线.路径规划仿真表明,改进的A*算法能融合丘陵山地道路起伏变化的特征,规划的路径更合理.转运车自主行驶测试表明,在直线路径、多曲率复杂路径以及地形起伏路径3种工况下,自主行驶轨迹与实际道路中线的平均偏差分别为0.031、0.069和0.092 m,最大偏差分别为0.133、0.195和0.212 m;转运车沿道路中线自主行驶的平均相对误差分别为5.16％、11.5％和15.3％,满足田间道路转运车自主行驶的安全要求.