摘要：為提高玉米機(jī)械化收獲效率，減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，研發(fā)玉米收獲對(duì)行控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括玉米邊界行感知模塊和對(duì)行控制模塊，采用激光雷達(dá)獲取玉米行點(diǎn)云數(shù)據(jù)，提出基于STM32處理器和RT-Thread實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)快速分析處理方法，實(shí)現(xiàn)玉米行邊界點(diǎn)的提取，通過邊界點(diǎn)計(jì)算得到橫向偏差；設(shè)計(jì)系統(tǒng)通信拓?fù)浼軜?gòu)，實(shí)現(xiàn)感知、處理、對(duì)行控制模塊之間的高效通信。對(duì)該系統(tǒng)的性能開展田間試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：收割機(jī)與玉米行實(shí)際邊界線的平均橫向偏差為0.06 m，最大橫向偏差為0.126 m，滿足玉米對(duì)行收獲作業(yè)要求，為玉米對(duì)行收獲提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：玉米對(duì)行收獲；控制系統(tǒng)；RT-Thread；激光雷達(dá)；單片機(jī)；點(diǎn)云數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：S225.5+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095?5553 （2024） 11?0028?07

Development and test of control system for corn row harvesting based on RT-Thread

Guo Jiawei1， 2， Wang Qian2， Shang Yehua3， Qin Wuchang3， Wang Feng2， Lü Haotun1

（1. College of Engineering， China Agricultural University， Beijing， 100083， China; 2. Research Center of

Intelligent Equipment， Beijing Academy of Agriculture and Forest Science， Beijing， 100097， China;

3. State Key Laboratory of Intelligent Agricultural Power Equipment， Beijing， 100097， China）

Abstract： In order to improve the efficiency of mechanized corn harvesting and reduce the labor intensity of drivers， a corn harvesting row control system is developed. This system includes a corn border row sensing module and a row control module， by using laser radar to obtain corn row point cloud data， a rapid analysis and processing method for point cloud data based on STM32 processor and RT-Thread real?time operating system is proposed， which realizes the extraction of corn row boundary points and obtains lateral deviation through boundary point calculation. The system communication topology is designed to achieve efficient communication between sensing， processing， and row control modules. Field experiments were conducted to verify the performance of the system. The results showed that the average lateral deviation between the harvester and the actual boundary line of the corn row was 0.06 m and the maximum lateral deviation was 0.126 m， which met the requirements of corn row to row harvesting operations. The research could provide a certain reference for corn row to row harvesting.

Keywords： corn harvest in opposite rows; control system; RT-Thread; Lidar; single chip microcomputer; point cloud data

0 引言

玉米是我國第一大糧食作物，也是食品、飼料、化工以及能源等生產(chǎn)領(lǐng)域不可或缺的原材料，具有極高的食用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1?3]。機(jī)械化是提高生產(chǎn)效率的重要保障，提高玉米收獲機(jī)械化水平對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展、保障國家糧食安全意義重大[4， 5]。收獲是玉米生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，機(jī)械對(duì)行收獲可減少漏損，但需要實(shí)時(shí)調(diào)整方向，駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度高，作業(yè)效果和效率難以保證[6， 7]。自動(dòng)對(duì)行收獲技術(shù)可減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

玉米邊界行識(shí)別技術(shù)是自動(dòng)對(duì)行收獲系統(tǒng)的基礎(chǔ)，目前國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者主要采用機(jī)器視覺和激光雷達(dá)以及觸控式傳感裝置對(duì)作物行進(jìn)行邊界提取[8?10]。張漫等[11]設(shè)計(jì)了一種玉米中耕除草復(fù)合導(dǎo)航系統(tǒng)，在通過GNSS進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航的同時(shí)，攝像頭實(shí)時(shí)獲取作物行位置并進(jìn)行視覺導(dǎo)航，提高了除草效率和精度；張彥斐等[12]通過無人機(jī)搭載多光譜相機(jī)獲取蘋果園影像數(shù)據(jù)，以感興趣區(qū)域劃分提取果樹行特征點(diǎn)，用最小二乘法擬合特征點(diǎn)得到導(dǎo)航線，導(dǎo)航線的平均角度偏差為0.597 5°；偉利國等[13]使用激光雷達(dá)探測稻麥?zhǔn)斋@邊界，通過信號(hào)階躍變化模式識(shí)別算法檢測出了收獲邊界，可推算聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)割幅；張凱良等[14]設(shè)計(jì)的玉米收獲機(jī)自動(dòng)對(duì)行系統(tǒng)采用激光雷達(dá)檢測收獲機(jī)進(jìn)入地塊時(shí)的橫向偏差，機(jī)械式（觸控）對(duì)行傳感器檢測收獲作業(yè)時(shí)的橫向偏差，陀螺轉(zhuǎn)角儀檢測航向偏角，對(duì)行偏差均值為0.146 m。嵌入式系統(tǒng)因具有功耗低、體積小、集成度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)[15， 16]。而應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)對(duì)收獲期玉米行邊界提取的研究鮮見報(bào)道。

因此，本文結(jié)合嵌入式技術(shù)與自動(dòng)導(dǎo)航控制原理，研發(fā)玉米收獲對(duì)行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括玉米邊界行感知模塊和對(duì)行控制模塊。以STM32單片機(jī)為控制處理器，移植RT-Thread實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，通過對(duì)激光雷達(dá)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取對(duì)行控制模塊需要的橫向偏差數(shù)據(jù)并發(fā)送至車載終端，完成玉米收獲對(duì)行控制，并對(duì)該系統(tǒng)的性能開展田間驗(yàn)證試驗(yàn)，以期為玉米對(duì)行收獲的研究提供一定的參考。

1 玉米收獲對(duì)行控制系統(tǒng)框架

玉米收獲對(duì)行控制系統(tǒng)包括玉米邊界行感知模塊和對(duì)行控制模塊。系統(tǒng)框架如圖1所示。

玉米邊界行感知模塊由激光雷達(dá)、GNSS定位模塊和對(duì)行控制終端組成。激光雷達(dá)返回玉米行點(diǎn)云數(shù)據(jù)；GNSS定位模塊記錄收割機(jī)實(shí)時(shí)經(jīng)緯度；對(duì)行控制終端通過處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取出玉米行邊界點(diǎn)，并將邊界點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為橫向偏差；對(duì)行控制模塊的車載終端通過接收實(shí)時(shí)橫向偏差數(shù)據(jù)來調(diào)整方向盤角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)行控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 激光雷達(dá)與GNSS定位模塊

研究采用單線二維激光雷達(dá)（第一代中遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)LPX-T1）獲取玉米行邊界信息。單線二維激光雷達(dá)作業(yè)時(shí)，發(fā)射頭發(fā)射激光束，激光束遇到障礙后返回，通過返回時(shí)間計(jì)算距離（速度為光速c0）。發(fā)射頭的不斷旋轉(zhuǎn)可將線轉(zhuǎn)化成面，通過記錄發(fā)射頭角度，可得到角度和距離信息。

激光雷達(dá)安裝在收割機(jī)前端中心，俯角可調(diào)，其主要參數(shù)為：外形尺寸為63 mm×73 mm×85 mm、掃描角度范圍為270°、最大測量距離為40 m、電源接口為5針M12插頭，通信接口為4針M12插座以太網(wǎng)接口。掃描頻率為20 Hz時(shí)，角度分辨率為0.36°，測距分辨率為13 mm，可用于玉米行邊界的檢測。

研究采用北斗雙天線定位定向接收機(jī)，其兩個(gè)天線安裝在收割機(jī)頂部左右各1個(gè)，連線垂直于行駛方向。定位定向時(shí)測量功能精度高、抗干擾性好，初始化速度快，性能穩(wěn)定、功能全面、易于操作，可以測量各種靜態(tài)或動(dòng)態(tài)平臺(tái)的位置和姿態(tài)。

2.2 對(duì)行控制終端硬件研發(fā)

2.2.1 終端總體架構(gòu)

對(duì)行控制終端硬件主要由主控芯片STM32 F407、電源管理單元、通信單元和存儲(chǔ)單元組成，如圖2所示。

2.2.2 電源管理單元

電源管理單元用于降壓并為電路各部分提供不同電壓。玉米收割機(jī)的車載電源電壓為12 V，對(duì)行控制終端所需電壓分別為3.3 V的主控芯片電壓和5 V的外設(shè)芯片驅(qū)動(dòng)電壓。為提高電壓的精確性和穩(wěn)定性，選取LT3995降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器，該開關(guān)穩(wěn)壓器可將4.3～60 V的電壓降至5 V，瞬態(tài)電流功耗僅為2.7 μA，再通過AMS1117將5 V降為3.3 V穩(wěn)壓電源，滿足系統(tǒng)供電需求，電路如圖3所示。

2.2.3 通信單元

通信單元是對(duì)行控制終端的重要組成部分，根據(jù)通信外設(shè)的不同，硬件接口電路也有所不同。設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件接口電路可以完成與激光雷達(dá)、GNSS定位模塊和車載終端之間的通信。

激光雷達(dá)LPX-T1為RJ45以太網(wǎng)接口，STM32 F407內(nèi)部自帶網(wǎng)絡(luò)MAC控制器，僅需外加一個(gè)PHY芯片即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能，選擇PHY芯片型號(hào)為LAN8720 A，該芯片采用RMII接口與STM32 F407進(jìn)行通信，通信電路如圖4所示。

北斗雙天線定位定向接收機(jī)為RS232電平接口，由于RS232電平不能直接連接到STM32上，故使用SP3232作為電平轉(zhuǎn)換芯片，將轉(zhuǎn)換后的TX端和RX端分別連接到接收機(jī)的RX端和TX端。RS232串口原理如圖5所示。

與一般的車載終端通信總線相比，CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，傳輸速率快，可同時(shí)連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)及以上控制器之間的通信。車載終端使用CAN總線指令實(shí)現(xiàn)對(duì)收割機(jī)車速、轉(zhuǎn)向、割臺(tái)升降的控制，并留有CAN總線接口。故對(duì)行控制終端使用CAN總線方式與車載終端進(jìn)行通信。CAN總線電平不能直接連接到STM32 F4上，使用TJA1050做CAN電平轉(zhuǎn)換芯片，CAN總線接口電路如圖6所示。

2.2.4 存儲(chǔ)單元

為保證數(shù)據(jù)安全可靠存儲(chǔ)，使用體積小、數(shù)據(jù)傳輸速度快、可插拔的SD存儲(chǔ)卡[17]作為存儲(chǔ)設(shè)備。SD存儲(chǔ)卡具有SD卡和SPI兩種模式，SD卡模式使用四根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，SPI使用“一收一發(fā)”兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，SD卡模式的傳輸速度是SPI模式的四倍。因此，使用SD卡模式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成收割機(jī)實(shí)時(shí)經(jīng)緯度的存儲(chǔ)，SD存儲(chǔ)卡電路原理如圖7所示。

2.3 對(duì)行控制模塊

對(duì)行控制模塊由車載終端和方向盤控制裝置組成，對(duì)行過程中車載終端根據(jù)橫向偏差值控制方向盤轉(zhuǎn)角，精度在2.5 cm以內(nèi)。

3 系統(tǒng)軟件開發(fā)

玉米邊界行感知模塊是基于RT-Thread實(shí)現(xiàn)的，RT-Thread是一款完全由國內(nèi)團(tuán)隊(duì)開發(fā)維護(hù)的集實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）內(nèi)核，文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)框架、設(shè)備框架等較為完整的中間件組件，具備低功耗、安全、通信協(xié)議支持和云端連接等能力的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。RT-Thread Studio是一站式的RT-Thread開發(fā)工具，通過簡單易用的圖形化配置系統(tǒng)以及豐富的軟件包和組件資源，可實(shí)現(xiàn)簡單高效的開發(fā)[18]。

3.1 軟件總體架構(gòu)

程序編寫基于RT-Thread Studio開發(fā)平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)行控制終端和外設(shè)之間的通信，數(shù)據(jù)的采集、處理和存儲(chǔ)功能，通過信號(hào)量實(shí)現(xiàn)線程之間的切換，如圖8所示。

3.2 終端通信模塊

終端通信模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)行控制終端中的以太網(wǎng)通信、RS232串口通信和CAN總線通信。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信需要完成以太網(wǎng)初始化。激光雷達(dá)RJ45以太網(wǎng)接口通過udp進(jìn)行通訊，其默認(rèn)ip地址為192.168.11.2。終端要實(shí)現(xiàn)與激光雷達(dá)的通訊，需要打開RT-Thread Setting界面，使能IwIP組件，并設(shè)置靜態(tài)IPV4地址為192.168.11.5。在board.c文件中添加phy芯片復(fù)位函數(shù)，對(duì)LAN8720 A的復(fù)位端進(jìn)行硬件復(fù)位，使引腳電平完成“高—低—高”的設(shè)置。通過發(fā)送高速采樣指令啟動(dòng)激光雷達(dá)，創(chuàng)建UDP_init函數(shù)，定義服務(wù)遠(yuǎn)端host地址為激光雷達(dá)ip地址，使用net_sockets.c中的sendto命令將高速采樣指令發(fā)送至激光雷達(dá)。

初始化USART3串口設(shè)備。在board.h中添加#define BSP_USING_UART3語句注冊(cè)USART3到IO設(shè)備管理框架，以讀寫和中斷接收方式打開串口，設(shè)置串口波特率為115 200、數(shù)據(jù)位為8、停止位為1。

對(duì)行控制終端主控芯片中有2個(gè)CAN總線接口，選擇CAN1進(jìn)行初始化。在board.h中取消對(duì)#define BSP_USING_CAN1的注釋，注冊(cè)CAN1設(shè)備，以中斷發(fā)送方式打開CAN1設(shè)備，設(shè)置波特率為250 000，工作模式為正常模式。CAN id在數(shù)據(jù)通信中起到標(biāo)識(shí)符的作用。發(fā)送時(shí)設(shè)置CAN id為0x0000011C，以擴(kuò)展幀的方式發(fā)送信息。設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)長度為8個(gè)字節(jié)，其中的4個(gè)字節(jié)用來表示橫向偏差，將橫向偏差值轉(zhuǎn)化為int整型，再轉(zhuǎn)化為字節(jié)放入數(shù)據(jù)區(qū)，將其發(fā)送至車載終端。

3.3 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)是接收激光雷達(dá)與GNSS定位模塊的數(shù)據(jù)并存放至數(shù)組。接收激光雷達(dá)數(shù)據(jù)流程如圖9所示。

激光雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)報(bào)文如圖10所示。每個(gè)報(bào)文中包含96個(gè)測距采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)（Node），每一個(gè)Node數(shù)據(jù)包含8個(gè)字節(jié)，記為Node[i]，i=0，1，2，3，4，5，6，7，角度和距離使用式（1）進(jìn)行解碼。通過數(shù)據(jù)點(diǎn)報(bào)文中的flag標(biāo)志位，即Node[7]判斷激光雷達(dá)采集1圈數(shù)據(jù)是否結(jié)束。

[angle=Node0×256+Node1]

[dis=Node2×2563+Node3×2562+Node4×256+Node5] （1）

創(chuàng)建UDP_recv函數(shù)，使用while語句循環(huán)搶占線程進(jìn)行調(diào)度，使用net_sockets.c中的recvfrom命令接收數(shù)據(jù)，在接收完成后通過設(shè)置標(biāo)志位的方式讓出線程。

北斗接收機(jī)用到的協(xié)議是NMEA-0183，是基于ASCII的串行通信協(xié)議，分為$GPGGA、$GPRMC、$GPVTG、#HEADINGA，其中$GPGGA發(fā)送了收獲機(jī)的經(jīng)緯度信息，數(shù)據(jù)信息之間通過逗號(hào)進(jìn)行分割。

創(chuàng)建uart3_th串口中斷線程，在串口中斷中接收GPS報(bào)文數(shù)據(jù)，并將其存放在緩存寄存器數(shù)組中，接收完畢后解析GPS報(bào)文。首先通過判斷字符串開頭信息“$”，并以此作為數(shù)據(jù)的起始端，通過幀尾“＼r”判斷這組報(bào)文是否接受完畢，再通過逗號(hào)分割字符串找到相應(yīng)的經(jīng)緯度。

3.4 玉米邊界行提取模塊

采用玉米邊界行提取模塊對(duì)采集到的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出玉米行邊界點(diǎn)，并計(jì)算橫向偏差。算法流程如圖11所示。

玉米行點(diǎn)云可分為無效點(diǎn)、地面和玉米植株，對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行聚類提取出大地類即可得到邊界點(diǎn)的坐標(biāo)。創(chuàng)建th_chuli函數(shù)，在UDP_recv函數(shù)讓出進(jìn)程后搶占線程，使用for循環(huán)對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行遍歷，用if語句剔除無效點(diǎn)；用for循環(huán)對(duì)剩余點(diǎn)進(jìn)行遍歷，通過if語句判斷數(shù)據(jù)點(diǎn)到下一個(gè)點(diǎn)的距離并設(shè)置閾值進(jìn)行聚類，即可提取出邊界點(diǎn)坐標(biāo)，邊界點(diǎn)橫坐標(biāo)減去玉米收割機(jī)割幅的一半即為橫向偏差值。

3.5 存儲(chǔ)模塊

在RT-Thread中移植DFS虛擬文件系統(tǒng)組件。為測試對(duì)行控制系統(tǒng)的精度，需要對(duì)GNSS定位數(shù)據(jù)（經(jīng)緯度）進(jìn)行存儲(chǔ)，由于數(shù)據(jù)量較大且用于試驗(yàn)驗(yàn)證，使用write命令將收割機(jī)實(shí)時(shí)經(jīng)緯度保存到SD存儲(chǔ)卡中。

4 田間試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)條件與方法

在試驗(yàn)平臺(tái)（后驅(qū)式雷沃谷神GM100縱軸流輪式谷物收割機(jī)）上安裝玉米邊界行感知模塊和對(duì)行控制模塊。GM100收割機(jī)型號(hào)為4 LZ-10 M7，割幅為3 000 mm，喂入量為10 kg/s，糧倉容量為2.8 m3。整車實(shí)物圖如圖12所示。

為檢測玉米對(duì)行控制系統(tǒng)的精度，于2022年10月16日在北京市小湯山精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地進(jìn)行玉米收割機(jī)對(duì)行收獲試驗(yàn)。試驗(yàn)田所種植玉米符合種植農(nóng)藝要求，其中，玉米行行距為0.6 m，接收激光雷達(dá)頻率為10 Hz，接收GNSS數(shù)據(jù)頻率為10 Hz，發(fā)送橫向偏差頻率為10 Hz。選取玉米收獲區(qū)長度為100 m，分兩組進(jìn)行試驗(yàn)。第一組安裝激光雷達(dá)俯角為22°，收割機(jī)作業(yè)長度為50 m；第二組安裝激光雷達(dá)俯角為18°，收割機(jī)作業(yè)長度為50 m，計(jì)算玉米收割機(jī)實(shí)時(shí)經(jīng)緯度與玉米行實(shí)際邊界線的距離（橫向偏差）分析系統(tǒng)精度。

玉米行實(shí)際邊界線獲取方法：采用T300_RTK對(duì)其邊界進(jìn)行打點(diǎn)，得到邊界點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，以邊界起始點(diǎn)為原點(diǎn)，以正東為x軸正方向，以正北為y軸正方向，經(jīng)緯度坐標(biāo)經(jīng)式（2）轉(zhuǎn)化為大地平面坐標(biāo)[19]，其余點(diǎn)C直角坐標(biāo)為（[Xc]，[Yc]）。采用最小二乘法擬合所得點(diǎn)坐標(biāo)獲得玉米實(shí)際邊界線。

[c2=arccoscos（90°-Bc）?cos（90°-Bq）+sin（90°-Bc）?sin（90°-Bq）?cos（Lc-Lq）] （2）

[d2=c2?RBearing2=arcsinsin（90°-Bc）?sin（Lc-Lq）sinc2Xc=d2?sinBearing2Yc=d2?cosBearing2]

式中： [Lq]、[Bq]——邊界起始點(diǎn)B的經(jīng)度、緯度；

Lc、Bc——其余點(diǎn)C的經(jīng)度、緯度；

c2——B、C連線與地心連線夾角，（°）；

R——地球半徑，值為6 371 393 m；

d2——B、C點(diǎn)之間的距離，m；

Bearing2——B、C連線與正北方向夾角，（°）。

橫向偏差采用式（3）獲得。

[d=-k?X+Y-Bk2+1] （3）

式中： k——玉米行實(shí)際邊界線斜率；

B——玉米行實(shí)際邊界線截距，m。

通過對(duì)比橫向偏差與玉米行行距評(píng)價(jià)對(duì)行作業(yè)效果（橫向偏差小于玉米行行距的1/2時(shí)滿足要求）。

4.2 結(jié)果與分析

在激光雷達(dá)俯角為18°和22°條件下，大地平面坐標(biāo)中擬合玉米行實(shí)際邊界線與收割機(jī)路徑坐標(biāo)點(diǎn)關(guān)系如圖13所示。激光雷達(dá)俯角為18°和22°下橫向偏差見表1。

由表1可知，激光雷達(dá)俯角為18°時(shí)，收割機(jī)與玉米行實(shí)際邊界線的最小橫向偏差為0.000 7 m，最大橫向偏差為0.126 m；激光雷達(dá)俯角為22°時(shí)，最小橫向偏差為0.001 m，最大橫向偏差為0.126 m，試驗(yàn)過程平均橫向偏差小于0.06 m，測得玉米行行距為0.6 m，最大橫向偏差小于玉米行行距的1/2，試驗(yàn)結(jié)果滿足玉米對(duì)行收獲作業(yè)要求。

對(duì)行收獲作業(yè)后，田間效果如圖14所示。對(duì)行控制模塊對(duì)行精度在0.025 m以內(nèi)，試驗(yàn)中最大橫向偏差達(dá)到0.126 m，經(jīng)分析可能的原因是：二維激光雷達(dá)不能完全提取到玉米行邊界信息且只通過一幀的數(shù)據(jù)對(duì)偏差進(jìn)行分析。后續(xù)可采用以下方式提高精度：使用三維激光雷達(dá)獲取更多玉米行信息，使用多個(gè)二維激光雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。

5 結(jié)論

1） 為提高玉米機(jī)械化收獲效率，減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，研發(fā)玉米收獲對(duì)行控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括玉米邊界行感知模塊和對(duì)行控制模塊。

2） 玉米收獲對(duì)行控制系統(tǒng)的硬件包括激光雷達(dá)、GNSS定位模塊、車載終端和對(duì)行控制終端。車載終端軟件移植了RT-Thread實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)通信拓?fù)浼軜?gòu)，實(shí)現(xiàn)感知、處理、對(duì)行控制模塊之間的高效通信，通信頻率均為10 Hz。

3） 田間驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明：收割機(jī)與人工標(biāo)定導(dǎo)航線的平均橫向偏差小于0.06 m，最大橫向偏差為0.126 m，滿足玉米收獲作業(yè)要求。研究結(jié)果可為玉米對(duì)行收獲提供一定的理論參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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