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單一的傳感器在智能農(nóng)機的環(huán)境感知中具有局限性，一般都將多個傳感器信息進行融合檢測。目前比較常用的多傳感器信息融合的方法有激光雷達與視覺融合、毫米波雷達與視覺融合等融合方式。薛金林等[44]將攝像機與激光雷達的信息進行融合、實現(xiàn)了智能農(nóng)機車輛前方障礙物的實時檢測。譚力凡[45]利用毫米波雷達與機器視覺數(shù)據(jù)進行特征級融合，先從毫米波雷達數(shù)據(jù)中獲取感興趣區(qū)域，再通過坐標系轉(zhuǎn)換和時間數(shù)據(jù)融合，基于圖像處理技術，實現(xiàn)了對目標物的檢測與識別。

1.2 自動導航

自動導航是智能農(nóng)機的核心。我國農(nóng)機導航的研究起步較晚，但經(jīng)過10多年的努力，我國農(nóng)機導航取得了長足進展，目前與世界上先進水平基本上處于“并跑”的態(tài)勢。華南農(nóng)業(yè)大學[46-47]、上海交通大學[48-49]、國家農(nóng)業(yè)信息工程技術研究中心[50]、上海聯(lián)適導航技術股份有限公司[51-52]和濰柴雷沃重工股份有限公司[53]等單位為我國農(nóng)機導航技術的發(fā)展作出了重要貢獻。針對我國地域廣、作物品種多、作物環(huán)境和種植制度復雜等問題，我國農(nóng)機的自動導航與作業(yè)需要重點解決導航定位、導航控制和系統(tǒng)集成三大難題，華南農(nóng)業(yè)大學等單位對此進行了系統(tǒng)深入的研究并取得了重大突破。目前，我國已研制出了適應旱地和水田不同作物的耕、種、管、收等作業(yè)環(huán)節(jié)的電液轉(zhuǎn)向和電機轉(zhuǎn)向的農(nóng)機北斗自動導航產(chǎn)品，達到了國外同類產(chǎn)品先進水平，可滿足無人農(nóng)場生產(chǎn)的需要。

1.2.1導航定位

針對復雜農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)機作業(yè)工況嚴重影響農(nóng)機姿態(tài)測量精度的問題，黃培奎等[54]將北斗和慣性傳感器相結(jié)合，設計了外部加速度補償?shù)目柭鼮V波算法，俯仰角平均誤差從2.00°降低至0.55°，航向角測量精度由5.0°提高至0.3°。針對作業(yè)環(huán)境復雜、單一傳感器精度有限的問題，朱忠祥等[55]采用多傳感器信息融合的方法，利用各傳感器的優(yōu)勢特征，構(gòu)成數(shù)據(jù)冗余或數(shù)據(jù)互補，以陀螺儀、加速度計和電子羅盤設計了農(nóng)機的航跡推算系統(tǒng)，結(jié)合GNSS系統(tǒng)的絕對定位信息，利用卡爾曼濾波融合方法，獲得了較好的定位測姿精度。針對復雜農(nóng)田環(huán)境中衛(wèi)星信息遮擋、電磁干擾和衛(wèi)星定位精度降低的問題，張聞宇等[56]采用基于北斗和MEMS慣性傳感器的線性時變自適應卡爾曼濾波算法，在RTS差分信號丟失30 s內(nèi)導航系統(tǒng)定位精度(REM)仍可保持在3 cm以內(nèi)，顯著地提高了導航系統(tǒng)的斷點續(xù)航能力。

1.2.2導航控制

針對不同作物、不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)和不同地塊的導航作業(yè)路徑需要優(yōu)化規(guī)劃的問題，孟志軍等[57]提出了面向自動導航和農(nóng)田全區(qū)域覆蓋作業(yè)路徑優(yōu)化規(guī)劃方法，實現(xiàn)了農(nóng)機自動導航系統(tǒng)最優(yōu)作業(yè)方向計算和路徑自動生成。針對農(nóng)田起伏多變，現(xiàn)有農(nóng)機自動導航系統(tǒng)的控制精度和上線速度不能滿足精準作業(yè)要求的問題，王輝等[58]采用由預瞄跟隨控制器、前視距離自適應調(diào)節(jié)器、狀態(tài)預估器和抗飽和變速積分器構(gòu)成的農(nóng)機導航復合路徑跟蹤控制器，顯著地提高了農(nóng)機導航系統(tǒng)的控制精度和上線速度；針對水田側(cè)滑嚴重、農(nóng)機俯仰橫滾變化頻繁且幅度大的問題，在農(nóng)機導航復合路徑跟蹤控制器中增加側(cè)滑估計補償器，顯著地提高了農(nóng)機導航系統(tǒng)的水田抗側(cè)滑干擾能力。針對現(xiàn)有農(nóng)機導航系統(tǒng)缺乏避障功能，影響農(nóng)機自動導航作業(yè)安全的問題，苗峻齊等[59]采用基于激光雷達的農(nóng)田障礙物識別與定位三次樣條函數(shù)的路徑規(guī)劃和純追蹤算法的路徑跟蹤控制，開發(fā)了農(nóng)機自動避障技術，可以準確識別和繞行農(nóng)田典型障礙物。針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要多機協(xié)同作業(yè)技術支撐的問題，張聞宇等[60]采用基于無線自組網(wǎng)絡的主從裝備平行跟蹤導航控制技術，使主從裝備旋耕和收獲作業(yè)直線行走段的橫向位置誤差小于5 cm、縱向跟蹤誤差小于10 cm。

1.2.3導航集成

針對現(xiàn)有農(nóng)機缺乏自動導航作業(yè)的底盤線控裝置的問題，開發(fā)了適用不同農(nóng)機的車載線控控制裝置，滿足了農(nóng)機自動導航作業(yè)的控制要求。提出了行為決策、動作規(guī)劃和反饋控制的多層智能控制策略與方法，智能決策自動導航作業(yè)控制量，可以滿足不同種類農(nóng)機自動導航作業(yè)的需要，基于SAE J1939和ISO 11783總線標準，制定了團體標準，實現(xiàn)了農(nóng)機自動導航作業(yè)系統(tǒng)的有效集成[61-62]。

1.3 精準作業(yè)

1.3.1精準耕整

精準耕整的目的是為作物生長提供良好的種床。智能耕整農(nóng)機應能根據(jù)作業(yè)的種植農(nóng)藝要求和土壤質(zhì)地對作業(yè)機具的位置、姿態(tài)、壓力和作業(yè)深度等進行精準控制。目前，液壓系統(tǒng)、傳感器和電子控制系統(tǒng)已廣泛應用于各種耕整機械中，大大提高了耕整機械的智能化水平。國內(nèi)外耕整機械的發(fā)展方向是多功能、復式作業(yè)、大型化和精量化，對智能化水平提出了更高的要求。

農(nóng)田精準平整是精準耕整的重要環(huán)節(jié)，華南農(nóng)業(yè)大學[63-64]和中國農(nóng)業(yè)大學[65]成功研制出與插秧機頭和拖拉機配套的水田激光平地機和旱地激光平地機，平地時平地鏟的高程和水平可同時調(diào)整，平整后水田平整精度小于3 cm、旱地平整精度小于5 cm，大大提高了水肥利用率，提高了作物產(chǎn)量。采用衛(wèi)星信息控制的平地機已投入生產(chǎn)使用。

土壤深松是一種國內(nèi)外公認的提高土壤耕作質(zhì)量的先進技術，也是我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重點推廣的先進技術之一。孟志軍等[66]成功研發(fā)出土壤深松系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)和耕深測量系統(tǒng)，可同時準確測定土壤深松的深度和面積。