Localización de tractor basada en ultrasonido adaptable para operaciones vitícolas semi-autónomas
Autores: Corno, Matteo; Furioli, Sara; Cesana, Paolo; Savaresi, Sergio M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Localización de tractor basada en ultrasonido adaptable para operaciones vitícolas semi-autónomas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Conducción autónoma
Agricultura
Tractores
Viñedos
Sistema de localización
Filtro de Kalman Extendido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La conducción autónoma está impactando en gran medida la agricultura intensiva y precisa. De hecho, las primeras aplicaciones comerciales de la conducción autónoma fueron en la navegación autónoma de tractores agrícolas en campos abiertos. A medida que la tecnología mejora, la posibilidad de utilizar tractores autónomos o semiautónomos en huertos y viñedos se está volviendo comercialmente rentable. Estos escenarios presentan más desafíos ya que el vehículo necesita posicionarse con respecto a un entorno más desordenado. Este documento presenta un sistema de localización adaptable para la navegación (semi) autónoma de tractores agrícolas en viñedos que se basa en sensores automotrices ultrasónicos. El sistema estima la distancia desde la hilera de viñedos izquierda y el ángulo de incidencia. El documento muestra que una sola sintonización del algoritmo de localización no proporciona un rendimiento robusto en todos los escenarios de vegetación. Resolvemos este problema implementando un Filtro de Kalman Extendido (EKF) e introduciendo una etapa de selección de datos adaptativa que se ajusta automáticamente a las condiciones de la vegetación y descarta mediciones inválidas. Una extensa campaña experimental valida las principales características del algoritmo de localización. En particular, mostramos que el Error Cuadrático Medio (RMSE) de la distancia es de 16 cm, mientras que el RMSE angular es de 2.6 grados.
Descripción
La conducción autónoma está impactando en gran medida la agricultura intensiva y precisa. De hecho, las primeras aplicaciones comerciales de la conducción autónoma fueron en la navegación autónoma de tractores agrícolas en campos abiertos. A medida que la tecnología mejora, la posibilidad de utilizar tractores autónomos o semiautónomos en huertos y viñedos se está volviendo comercialmente rentable. Estos escenarios presentan más desafíos ya que el vehículo necesita posicionarse con respecto a un entorno más desordenado. Este documento presenta un sistema de localización adaptable para la navegación (semi) autónoma de tractores agrícolas en viñedos que se basa en sensores automotrices ultrasónicos. El sistema estima la distancia desde la hilera de viñedos izquierda y el ángulo de incidencia. El documento muestra que una sola sintonización del algoritmo de localización no proporciona un rendimiento robusto en todos los escenarios de vegetación. Resolvemos este problema implementando un Filtro de Kalman Extendido (EKF) e introduciendo una etapa de selección de datos adaptativa que se ajusta automáticamente a las condiciones de la vegetación y descarta mediciones inválidas. Una extensa campaña experimental valida las principales características del algoritmo de localización. En particular, mostramos que el Error Cuadrático Medio (RMSE) de la distancia es de 16 cm, mientras que el RMSE angular es de 2.6 grados.