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基于GNSS的农用车辆自主运行研究

刘维嘉  
【摘要】:目前的农用车辆自主运行技术中的车辆定位与导航主要以单一系统信号尤其是GPS信号为主。基于单系统信号的农用车辆运行技术不但存在着定位精度低、信号稳定性差、设备价格昂贵、维修周期长,维护费用高等缺点,而且,系统供应商来自国外、增强系统的使用也会受到限制,从而阻碍了基于卫星定位原理的农用车辆自主运行技术在精确农业中的推广。鉴于当前我国已经建立了北斗卫星导航系统,并且已经承诺服务;因此,研究适合于我国用户使用的、基于卫星导航系统的高精度农用车辆自主运行技术是十分有必要的。 研究的主要内容与取得的结果有: (1)分析并推导出用于卫星定位的直接解法,较原有的泰勒级数方法而言,其优势在于消除了模型误差,在求解方程个数相同的条件下具有更高的定位精度。 (2)研究了农用车辆尤其是大型收割机作业时的路径优化算法,该算法的最大优势在于它将约束条件整合到优化模型当中,求解方便;提出了路径节点匹配的有限元方法,该方法不仅对农用车辆作业节点坐标进行了插值处理,还对节点到达时刻进行了插值处理,可以使农用车辆在自主运行时更好地实现自主控制。 (3)通过对以GPS为基础的农用车辆自主运行原理的研究,设计出以GNSS互操作为基础的农用车辆自主运行系统,使用户可以在最小成本增加的前提下最大限度的提高其服务。 (4)完成了针对作物边界行走、精确路径行走这两种主要的农用车辆自主运行方式的仿真。仿真结果表明,GNSS互操作前提下的农用车辆导航技术可以有效的提高农用车辆定位精度,从而提高工作效率,降低损耗。


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