农业机械学报

作者：汪沛，冯达文，陈高隆，何杰，胡炼，彭靖怡

单位：华南农业大学;岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学;岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心,华南农业大学;岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心,华南农业大学,

关键词：三维地形;实时测量;农田平整;GNSS;卡尔曼滤波

基金：国家自然科学基金项目（32101623、32071913）、广东省科技计划项目（2021B1212040009）和国家现代农业产业技术体系项目（CARS-13）

为提高农田平整作业过程中平后区域田面地形实时测量精度，本文提出一种农田精准平整过程中三维地形实时测量方法（Real-time 3D terrain measurement, Rt3DTM）。以安装有GNSS双天线和姿态传感器的支撑轮式旱地平地机为地形测量平台，利用卡尔曼滤波器融合GNSS与加速度提高定位精度，通过建立平地铲运动学模型获得支撑轮底点的车体坐标，结合平地铲位姿信息对支撑轮底点进行世界坐标解算，并利用最邻近插值法生成地形图。静态试验表明，Rt3DTM方法能准确解算支撑轮底点坐标，平面测量均方根误差小于10mm，高程测量均方根误差不大于20mm。水泥路面试验结果表明，在3组不同车速下测量同一段水泥路面三维地形，与真值的高差均方根误差均小于30mm。田间试验结果表明，Rt3DTM测量的高程均方根误差为16.5mm，平整度为16mm，小于30mm的高差分布列为95.8%，相比机载GNSS测量方法的均方根误差准确性提高29.5%，平整度准确性提高11.1%，高差分布列准确性提高9.5%。提出的Rt3DTM方法能实时准确地获取平整作业过程中平后区域的地形信息，为无人化农田平整实时路径规划研究提供基础。

来源：2023年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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