基于云-端高精度地圖的油菜無人播種作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

油菜是我國重要的農(nóng)作物之一，種植面積廣泛，尤其是南方，經(jīng)常能見到中小田塊的花田，這與油菜花的種子數(shù)量、種植密度有關(guān)。

一般來說，油菜花的種植密度為每畝地2500-3000株，這是根據(jù)油菜花的生長特點(diǎn)和光照條件而定的。如果種植密度較低，油菜花的生長空間會(huì)相對(duì)較大，但產(chǎn)量可能會(huì)受到一定的限制。而如果種植密度較高，雖然每株油菜花的生長空間會(huì)減小，但產(chǎn)量可能會(huì)有所提高。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，跨學(xué)科跨專業(yè)組成科研以丁幼春教授團(tuán)隊(duì)，針對(duì)人工采集南方中小田邊界信息操作煩瑣、無人拖拉機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)效率低且在轉(zhuǎn)彎調(diào)頭處留下較大漏作業(yè)區(qū)域的問題，該研究搭建了一種基于云-端高精度地圖的油菜無人播種作業(yè)系統(tǒng)。

該研究系統(tǒng)采用“無人機(jī)構(gòu)建高精度地圖+遠(yuǎn)程網(wǎng)頁端規(guī)劃作業(yè)路徑”方法，使用無人機(jī)采集影像數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度地圖，基于高精度地圖框選田塊實(shí)現(xiàn)梭行外螺旋路徑自動(dòng)生成，完成直播機(jī)組遠(yuǎn)程路徑規(guī)劃及調(diào)度作業(yè)。

系統(tǒng)采用梭行外螺旋全覆蓋路徑規(guī)劃方法，利用兩退三切魚尾調(diào)頭方法完成梭行路徑換線。為完成外螺旋路徑換線，在田塊邊角設(shè)計(jì)了一退兩切轉(zhuǎn)彎換線方法，減小了油菜無人播種作業(yè)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)彎或調(diào)頭過程產(chǎn)生的漏作業(yè)區(qū)域面積，進(jìn)一步提升了播種作業(yè)覆蓋率，并開展梭行外螺旋全覆蓋路徑與梭行、套行路徑作業(yè)面積和作業(yè)覆蓋率對(duì)比仿真試驗(yàn)，以Case TM1404型拖拉機(jī)搭載智能播種施肥一體機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，開展了田間試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，梭行外螺旋全覆蓋路徑較梭行與套行作業(yè)路徑，漏作業(yè)率減小18.58%~26.01%。使用無人機(jī)構(gòu)建的高精度地圖平面誤差最大為3.23 cm，導(dǎo)航作業(yè)過程中最大橫向偏差為7.94 cm，最大平均絕對(duì)偏差為1.85 cm，作業(yè)覆蓋率為93.16%。

該研究所構(gòu)建的油菜無人播種作業(yè)系統(tǒng)有效可行。未來將探索不規(guī)則田塊情況下的油菜無人播種作業(yè)模式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)適用性。

審核編輯 黃宇