Método de posicionamiento relativo interfilas de precisión utilizando LiDAR 3D en bosques plantados y huertos
Autores: Liu, Limin; Ji, Dong; Zeng, Fandi; Zhao, Zhihuan; Wang, Shubo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de posicionamiento relativo interfilas de precisión utilizando LiDAR 3D en bosques plantados y huertos
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Rociado de tasa variable de precisión
Método de posicionamiento confiable
Filtro de Kalman Extendido
Detección y Rango de Luz 3D
Medición de longitud del dosel
Posicionamiento entre hileras
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La posición precisa en el dosel entre hileras puede proporcionar soporte de datos para la pulverización de tasa variable de precisión. Por lo tanto, hay una necesidad urgente de diseñar un método de posicionamiento confiable para el dosel entre hileras de huertos cerrados (bosques plantados). En el estudio, se construyó primero el método de posicionamiento de fusión del Filtro de Kalman Extendido (EKF) (método C) calibrando el IMU y el codificador con errores. Mientras tanto, se introdujeron observaciones 3D de Detección y Medición de Luz (LiDAR) para fusionarse en el Método C. Se diseñó un método de posicionamiento de fusión EKF (método D) basado en la detección corregida de LiDAR 3D. El método inicia o cierra el método C por la presencia o ausencia del dosel. El LiDAR 3D instalado verticalmente detectó el centro del cuerpo del dosel, proporcionando al vehículo la distancia vertical entre hileras y la dirección. Estos se obtuvieron a través de la distancia entre el centro del cuerpo y el espaciado de las hileras fijo. Esto puede proporcionar una posición inicial precisa para el método C y corregir la trayectoria de posicionamiento. Finalmente, se diseñaron experimentos de posicionamiento y medición de longitud del dosel utilizando un sistema de posicionamiento GPS. Los resultados muestran que el método propuesto en este estudio puede mejorar significativamente la precisión de la medición de longitud y posicionamiento en el dosel entre hileras, lo cual no cambia significativamente con la distancia recorrida. En el experimento de huerto, las desviaciones promedio de posicionamiento de las distancias lateral y vertical en el dosel entre hileras son de 0.1 m y 0.2 m, respectivamente, con una desviación promedio de dirección de 6.75 grados, y el error relativo promedio de la medición de longitud del dosel fue del 4.35%. El método puede proporcionar un método de posicionamiento entre hileras simple y confiable para maquinaria agrícola actual controlada de forma remota y tripulada al trabajar en cultivos 3D estandarizados. Esto puede modificar la maquinaria mencionada anteriormente para mejorar su nivel de automatización.
Descripción
La posición precisa en el dosel entre hileras puede proporcionar soporte de datos para la pulverización de tasa variable de precisión. Por lo tanto, hay una necesidad urgente de diseñar un método de posicionamiento confiable para el dosel entre hileras de huertos cerrados (bosques plantados). En el estudio, se construyó primero el método de posicionamiento de fusión del Filtro de Kalman Extendido (EKF) (método C) calibrando el IMU y el codificador con errores. Mientras tanto, se introdujeron observaciones 3D de Detección y Medición de Luz (LiDAR) para fusionarse en el Método C. Se diseñó un método de posicionamiento de fusión EKF (método D) basado en la detección corregida de LiDAR 3D. El método inicia o cierra el método C por la presencia o ausencia del dosel. El LiDAR 3D instalado verticalmente detectó el centro del cuerpo del dosel, proporcionando al vehículo la distancia vertical entre hileras y la dirección. Estos se obtuvieron a través de la distancia entre el centro del cuerpo y el espaciado de las hileras fijo. Esto puede proporcionar una posición inicial precisa para el método C y corregir la trayectoria de posicionamiento. Finalmente, se diseñaron experimentos de posicionamiento y medición de longitud del dosel utilizando un sistema de posicionamiento GPS. Los resultados muestran que el método propuesto en este estudio puede mejorar significativamente la precisión de la medición de longitud y posicionamiento en el dosel entre hileras, lo cual no cambia significativamente con la distancia recorrida. En el experimento de huerto, las desviaciones promedio de posicionamiento de las distancias lateral y vertical en el dosel entre hileras son de 0.1 m y 0.2 m, respectivamente, con una desviación promedio de dirección de 6.75 grados, y el error relativo promedio de la medición de longitud del dosel fue del 4.35%. El método puede proporcionar un método de posicionamiento entre hileras simple y confiable para maquinaria agrícola actual controlada de forma remota y tripulada al trabajar en cultivos 3D estandarizados. Esto puede modificar la maquinaria mencionada anteriormente para mejorar su nivel de automatización.