农业机械学报

作者：武涛，李彦明，徐长赓，刘汉文，陈小倩，刘成良

单位：上海交通大学,上海交通大学,上海交通大学,上海交通大学,上海上实现代农业开发有限公司,上海交通大学,

关键词：无人水稻直播机;自动驾驶;滚动时域估计;多线程架构

基金：国家重点研发计划项目（2021YFD2000602）和上海市科技兴农项目（沪农科推字（2019）第4-3号）

针对农业机械自动驾驶中非线性车辆模型具有未知干扰输入，以及测量输出不确定等问题，提出一种基于滚动时域的车辆运动状态估计方法（MHE）。将状态估计问题转化为固定时域的优化问题并充分考虑约束条件，从而实现对带约束非线性模型状态的估计。为提高MHE的计算效率并且考虑传感器采样频率不同，以及可能出现测量值缺失或异常，设计出一种多线程运行架构，使MHE更适合实际应用。使用Matlab建立水稻直播机自动驾驶仿真系统，仿真结果表明，MHE算法能有效补偿系统干扰和消除测量噪声，MHE估计出的横纵位置和航向角相比扩展卡尔曼滤波（EKF）估计出的更接近系统真值。使用MHE状态估计算法对水稻直播机无人作业过程中测得的横向偏差与航向角偏差进行估计。结果表明，时域窗口N取3～5时，MHE算法对消除状态的稳态误差和抑制测量值的不平稳性具有良好的效果，同时也能较好地反映状态值的真实变化，证明了MHE算法在补偿系统干扰和消除测量误差方面的优异性。

来源：2022年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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