果园行间3D LiDAR导航方法

刘伟洪，何雄奎,3,4※，刘亚佳,3,4，武志明， 袁常健，刘理民，齐 鹏，李 天

（1. 中国农业大学药械与施药技术研究中心，北京 100193；2. 中国农业大学工学院，北京 100083；3. 中国农业大学理学院，北京 100193；4. 中国农业大学农业无人机系统研究院，北京 100193；5. 山西农业大学农业工程学院，太谷 030801）

0 引言

中国的水果种植面积与产量均居世界第一，然而落后的果园机械化水平无法满足当下的水果产业需求。为了促进水果产业的绿色无公害、标准化与产业化的进程，提高农业劳动的生产效率和农产品商品率，保持水果生产质量的稳定性，提高我国水果生产的机械化与自动化成为亟待解决的问题[1-2]。果园机械自主导航技术是实现果园作业机械化、自动化、管理精细化的关键，也是实现果园精准施药作业中人机分离的基础[3]，相比于传统的人工驾驶，该方法能够有效解决水果生产中人力缺乏、劳动强度大等问题[4-8]。

目前，国内外针对果园导航方面的研究方法主要有全球卫星导航系统（Global Navigation of Satellite System，GNSS）、机器视觉导航、多传感器融合导航以及激光导航等[4,9-13]。郭成洋等[14]设计了一种基于RTK-BDS的自动导航控制系统，利用卡尔曼滤波技术提高了该系统在果园中的定位精度，并在农用车辆上进行了直线跟踪试验，在0.5 m/s的速度下，最大横向偏差不大于0.086 m，平均偏差不大于0.036 m。Li等[15]基于低成本双目视觉实现了丘陵地区野外山区道路3D自主导航线的提取，并分别在直路、多曲率复杂道路和起伏道路上进行了试验，拟合的导航线与真实中线间最大偏差分别为0.133、0.195和0.216 m。……