基于激光雷达的果园行间车辆自动导航控制

针对果园自主导航过程中车辆偏航、植株缺失等问题,设计了一款基于激光雷达的果园行间履带式车辆自动导航控制系统,并模拟标准化果园环境进行试验以验证系统性能.首先,采用二维激光雷达(Light Detec-tion and Ranging,LiDAR)获取树干点云数据,对点云数据进行坐标变换;其次,通过识别树干边界起始点进行树干定位;再次,提出两步树行分割法将树行分割为左右两行,利用最小二乘法分别对两侧定位点进行直线拟合,将树行中心线作为导航路径;最后,将电机期望转速作为比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器的输入,使车辆沿树行中心线自动行驶.树行分割试验表明:当感兴趣区域内植株无缺失、单株缺失、双株缺失且无航向偏差、无横向偏移时,树行分割正确率均为100％;双株缺失存在横向偏差和航向偏差、三株缺失不存在横向偏差和航向偏差时,树行分割准确率为96.4％;三株缺失存在横向偏差或航向偏差时,树行分割准确率92.9％.电机控制试验表明:电机调速系统具有快速响应的优点,且稳定性良好.导航控制试验表明:当车辆以0.8m/s速度行驶且存在0.5m的初始横向偏移时,系统能够在2m内将横向偏差抑制在0.05m以内,最大横向偏差为0.03m,均方根误差为1.91cm.