智能农机装备是实施智慧农业的基础，而导航技术是智能农机装备的一个重要组成部分，在自动喷药、中耕除草、土地平整、插秧收割等许多方面有着广泛的应用，可以大大提高农机的作业精度和效率，减轻驾驶员的劳动强度，提高资源利用率，降低生产成本，有利于实现农田作业规模化发展。本书主要内容包括：基于GNSS、机器视觉和多传感器信息融合的导航定位方法的基本原理，智能导航决策控制、转向操纵控制的基本方法和研究成果，以及农业机械智能导航系统、多机协同及导航避障系统的开发设计实例。本书具有综合性、系统性和前瞻性，反映了作者及其研究团队近年来的重要科研成果，可以作为现代农业、智慧农业以及农业信息化等相关专业本科生、研究生的教材，也可以作为相关领域研究人员、技术人员的参考书。
第1章 绪论
1.1 精细农业与智慧农业
1.1.1 精细农业概述
1.1.2 精细农业的发展——智慧农业
1.2 农业机械自动导航
1.2.1 概述
1.2.2 导航定位
1.2.3 导航路径规划
1.2.4 导航控制
1.3 智能导航及其发展趋势
1.3.1 自主避障
1.3.2 多机协同作业
1.3.3 自诊断
1.3.4 智能化作业
参考文献
第2章 基于GNSS的导航定位技术
2.1 全球导航卫星系统(GNSS)
2.1.1 概述
2.1.2 GPS
2.1.3 GLONASS
2.1.4 伽利略系统
2.1.5 北斗系统
2.1.6 卫星导航的差分和增强系统
2.2 GPS定位原理及其数据处理
2.2.1 导航电文与卫星信号
2.2.2 GPS定位原理
2.2.3 GPS定位中的误差分析
2.2.4 差分技术
2.2.5 坐标系统
2.3 GNSS在智慧农业中的应用
本章小结
参考文献
第3章 基于机器视觉的导航定位技术
3.1 机器视觉导航路径识别流程
3.2 彩色模型选择及图像灰度化
3.2.1 RGB彩色模型
3.2.2 HSI彩色模型
3.2.3 YUV彩色模型
3.2.4 几种彩色模型分析比较
3.3 图像分割
3.3.1 边缘检测
3.3.2 阈值分割
3.3.3 聚类分割
3.3.4 几种图像分割方法分析比较
3.4 图像形态学去噪与特征点检测
3.4.1 膨胀
3.4.2 腐蚀
3.4.3 膨胀与腐蚀相结合
3.4.4 特征点检测
3.5 作物行检测及导航线提取
3.5.1 霍夫变换
3.5.2 二乘法
3.5.3 几种检测方法分析比较
本章小结
参考文献
第4章 基于多传感器信息融合的导航定位技术
4.1 常用的导航定位传感器
4.1.1 惯性测量单元
4.1.2 激光雷达
4.2 多传感器信息融合
4.2.1 多传感器信息融合结构
4.2.2 多传感器信息融合级别
4.2.3 常用融合方法
4.3 传感器配准
4.3.1 时间配准
4.3.2 空间配准
4.4 卡尔曼滤波
4.4.1 卡尔曼滤波基本原理
4.4.2 扩展卡尔曼滤波
4.4.3 无迹卡尔曼滤波
本章小结
参考文献
第5章 智能导航转向纵控制技术
5.1 转向纵控制方法
5.1.1 PID控制
5.1.2 模糊控制
5.1.3 滑模控制
5.2 电液控制转向系统建模
5.3 基于模糊滑模控制的转向纵控制器
5.3.1 模糊滑模控制基本原理
5.3.2 带补偿的模糊滑模转向纵控制器设计
5.3.3 转向纵控制试验
本章小结
参考文献
第6章 智能导航决策控制技术
6.1 导航作业路径规划
6.1.1 全局路径规划
6.1.2 行走方式与成本消耗
6.1.3 全局路径规划指标
6.2 拖拉机运动学模型
6.2.1 运动学模型
6.2.2 直线跟踪算法
6.2.3 拖拉机离散跟踪模型
6.2.4 惯性时间参数估计
6.3 基于遗传算法的自适应模糊导航决策控制技术
6.3.1 遗传算法基本原理
6.3.2 自适应模糊控制器的设计
6.3.3 路径跟踪仿真结果
6.3.4 路径跟踪试验结果
本章小结
参考文献
第7章 基于GNSS及多传感器信息融合的导航定位方法研究
7.1 基于NTRIP的虚拟差分GPS接收系统
7.1.1 VRS网络无线传输协议
7.1.2 系统硬软件设计
7.1.3 试验结果与分析
7.2 基于卡尔曼滤波的车辆导航定位系统
7.2.1 系统硬件构成
7.2.2 模型构建
7.2.3 试验结果与分析
7.3 基于GPS和机器视觉的组合导航定位系统
7.3.1 系统硬件构成
7.3.2 数据法
7.3.3 试验结果与分析
7.4 基于GPS和IMU的组合导航定位方法
7.4.1 系统硬件构成
7.4.2 数据法
7.4.3 试验结果与分析
本章小结
参考文献
第8章 基于机器视觉的导航基准线快速检测方法研究
8.1 基于扫描滤波的农机具视觉导航基准线快速检测方法
8.1.1 SF算法设计
8.1.2 基于SF算法的农机具导航线检测方案
8.1.3 试验结果与分析
8.2 基于边缘检测与扫描滤波的农机导航基准线提取方法
8.2.1 导航基准线提取算法
8.2.2 试验结果与分析
8.3 基于遗传算法的农机具视觉导航基准线检测方法
8.3.1 遗传算法的
8.3.2 基于遗传算法的导航线检测方案
8.3.3 试验结果与分析
8.4 基于线性相关系数约束的作物行中心线检测方法
8.4.1 作物行中心线识别算法
8.4.2 试验结果与分析
本章小结
参考文献
第9章 农业机械智能导航系统设计与开发
9.1 基于DSP和MCU的农机具视觉导航终端
9.1.1 系统总体设计
9.1.2 导航终端硬件设计
9.1.3 导航终端软件设计
9.1.4 试验结果与分析
9.2 基于CAN总线的农用车辆智能导航控制系统
9.2.1 系统结构
9.2.2 系统通信协议
9.2.3 系统测试与导航试验结果
9.3 基于粒子群算法优
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