宽行距果蔬种植环境土壤检测机器人设计与试验

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作者 张日红 陈德照 +2 位作者 王振豪 佘梓鹏 王宝娥 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期217-228,共12页

为了实现宽行距果蔬种植环境下土壤参数高效检测,根据土壤自动化检测作业需求,本文对土壤多参数检测机器人的土壤钻孔模组和检测传感器运动模组分别进行了结构和控制电路设计,配置搭载了视觉导航模组。其中视觉导航控制模组使用DS-U^(2)... 为了实现宽行距果蔬种植环境下土壤参数高效检测,根据土壤自动化检测作业需求,本文对土壤多参数检测机器人的土壤钻孔模组和检测传感器运动模组分别进行了结构和控制电路设计,配置搭载了视觉导航模组。其中视觉导航控制模组使用DS-U^(2)Net轻量化分割模型进行路径识别,通过提取分割路径感兴趣区域,获取左右边界点计算中间导航点,之后运用最小二乘法拟合导航线,结合实时获取的机器人航向角,利用PID算法进行行走导航控制。试验结果表明,DS-U^(2)Net模型参数量仅为6.5×10^(5),识别帧率达到63.17 f/s,平均准确率为94.68%,F1值为89.87%,具有较好的实时性和准确性。初始位置无偏差情况下,不同速度平均误差不大于0.074 m,标准误差不大于0.044 m。初始位置有偏差情况下,平均误差不大于0.085 m,标准误差不大于0.088 m。土壤钻孔和检测传感器运动模组作业稳定,能够对不同深度土壤进行钻孔松土和参数检测。研究结果可为果蔬种植环境土壤自主检测提供技术方案。 展开更多

关键词 土壤检测 机器人 视觉导航 宽行距 果蔬种植环境

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视觉线索受限环境导航中认知地图的动态加工机制

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作者 黄雷 张军恒 姬鸣 《心理科学进展》 北大核心 2025年第4期673-689,I0002,共18页

视觉线索受限环境中,视觉线索模糊和视野狭窄等因素会降低个体导航效能。认知地图凭借其灵活性和预览性的特点为导航提供支持,保证导航过程的连续性和准确性。研究分析了认知地图的构成要素及相关理论基础,提出了认知地图的构建和更新−... 视觉线索受限环境中,视觉线索模糊和视野狭窄等因素会降低个体导航效能。认知地图凭借其灵活性和预览性的特点为导航提供支持,保证导航过程的连续性和准确性。研究分析了认知地图的构成要素及相关理论基础,提出了认知地图的构建和更新−校正两阶段动态加工机制及其对视觉线索受限环境中空间导航行为的影响。在构建阶段,个体通过多感官通道获取并整合空间信息形成认知地图;在更新−校正阶段,个体更新并校正空间心智模型和空间定向以实现空间导航,并全程受到元认知监控的调节。认知地图的动态加工机制厘清了推理、语言、元认知等认知加工过程如何支持视觉线索受限等环境中的空间导航行为,为未来探索空间导航能力训练、人机协同导航智能化等方面提供理论基础。 展开更多

关键词 视觉线索受限环境 空间导航 认知地图 更新−校正阶段加工

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基于TMS320DM642的农业机器人视觉导航路径检测 被引量：14

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作者 曹倩 王库 +1 位作者 杨永辉 史小磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期171-175,共5页

在农田非结构化自然环境下,通过机器视觉提取导航线的处理算法,利用透视投影变换得到摄像机相对于导航路径的偏移距离和偏移角,成功地在TMS320DM642系统上得到实现,并对程序进行了基于C语言的代码优化。试验结果表明,偏移角的最大误差为... 在农田非结构化自然环境下,通过机器视觉提取导航线的处理算法,利用透视投影变换得到摄像机相对于导航路径的偏移距离和偏移角,成功地在TMS320DM642系统上得到实现,并对程序进行了基于C语言的代码优化。试验结果表明,偏移角的最大误差为2°,横向偏移距离最大误差为5 cm。 展开更多

关键词 机器人 自定位 视觉导航 农业环境 数字信号处理

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未知环境下机器人导航算法与避障算法研究 被引量：9

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作者 包震洲 俞鸿飞 +1 位作者 金文德 李伟达 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第5期257-260,264,共5页

针对机器人在复杂动态工作环境下如何进行定位和导航的问题做了深入研究,全文阐述了机器人混合导航和地图重建的基本方法。首先,介绍了机器人机械结构与软件平台,并分析了经典双轮差动模型,并总结了机器人的应用范围;然后,通过对视觉数... 针对机器人在复杂动态工作环境下如何进行定位和导航的问题做了深入研究,全文阐述了机器人混合导航和地图重建的基本方法。首先,介绍了机器人机械结构与软件平台,并分析了经典双轮差动模型,并总结了机器人的应用范围;然后,通过对视觉数据的数据采集实现了对于环境特征的提取,建立了导航图像和导航机器人导航;最后,建立了基于超声波传感器的模糊避障系统,解决了由于障碍物定位不准确、检测盲区、镜子反射等缺陷导致避障不稳定的问题。经过实验证明,该机器人具有良好的避障性能和导航性能,实现了机器人视觉导航算法。 展开更多

关键词 机器人 视觉导航 导航定位 未知环境

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融合数值流场的内河船舶三维航行虚拟现实系统 被引量：4

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作者 张丹 黄立文 +1 位作者 陈蜀喆 范晓飚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期180-183,共4页

为缓解船舶驾驶员在航行环境复杂水域的心理压力,提高船舶航行安全,使船舶驾驶员更直观准确地利用两岸地形及根据航道尺度、桥梁通航尺度、水流态势等情况航行,采用虚拟现实技术对船舶三维航行环境进行了仿真。以长江重庆主城区段水域为... 为缓解船舶驾驶员在航行环境复杂水域的心理压力,提高船舶航行安全,使船舶驾驶员更直观准确地利用两岸地形及根据航道尺度、桥梁通航尺度、水流态势等情况航行,采用虚拟现实技术对船舶三维航行环境进行了仿真。以长江重庆主城区段水域为例,在对该水域流场的数值模拟的基础上,构建了融合数值流场的船舶三维航行环境。仿真结果表明:所研制的系统对船舶航行环境具有逼真的可视化效果,可有效地提高航行安全和缓解驾驶员心理压力。 展开更多

关键词 三维可视化 数值流场 船舶航行环境 虚拟现实

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动态环境视觉导航的有限状态粗集方法研究 被引量：2

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作者 高庆吉 洪炳熔 +1 位作者 邢志伟 牛国臣 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期2183-2186,共4页

为实现移动机器人在多目标动态环境下导航与控制,提出了有限状态机和粗糙集理论相结合的单PT(Pan-Tilt)视觉系统监控策略.首先定义了目标方位信息可信度估计模型及基于动态优先级的目标选定方法.然后确定了每个目标监控的有限状态机模型... 为实现移动机器人在多目标动态环境下导航与控制,提出了有限状态机和粗糙集理论相结合的单PT(Pan-Tilt)视觉系统监控策略.首先定义了目标方位信息可信度估计模型及基于动态优先级的目标选定方法.然后确定了每个目标监控的有限状态机模型,并依据粗糙集理论对目标监控决策表进行了约简,引入了非值约简描述方法,得到了最小规则集.在多目标环境下的移动机器人实验,验证了所提出方法的有效性. 展开更多

关键词 视觉导航 有限状态机 粗糙集 约简 动态环境

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“世越号”沉船打捞中综合海洋测绘技术的应用 被引量：8

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作者 王崇明 杨鲲 隋海琛 《海洋测绘》 CSCD 2019年第4期79-82,共4页

韩国"世越号"沉船打捞于2015年8月开展,打捞方案的制定和实施均需要海洋测绘技术的支持,尤其是水下穿钢梁施工,对水下定位精度要求极高。详细介绍了整个打捞施工过程中应用的海洋测绘技术,主要包括沉船水下三维姿态探测、沉... 韩国"世越号"沉船打捞于2015年8月开展,打捞方案的制定和实施均需要海洋测绘技术的支持,尤其是水下穿钢梁施工,对水下定位精度要求极高。详细介绍了整个打捞施工过程中应用的海洋测绘技术,主要包括沉船水下三维姿态探测、沉船周边地形地貌地质调查、海洋环境监测、水上水下导航定位以及沉船起浮姿态监测等。通过一系列的技术创新,促进了打捞施工的顺利进行,为"世越号"打捞出水提供了重要的技术保证,开创了综合海洋测绘技术在重大救助打捞领域的系统作业模式。 展开更多

关键词 海洋测绘 姿态探测 海洋环境监测 水上水下导航定位 姿态监测 BIM三维可视化 世越号

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安防巡逻机器人全覆盖视觉导航方法 被引量：5

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作者 张淑清 邓庆彪 蔡志文 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第12期264-268,共5页

为实现安防巡逻机器人视觉区域高效覆盖,准确跟踪巡逻路径,提出了基于多层代价地图的机器人全覆盖视觉导航方法。通过图像预处理、检测障碍物边缘、提取障碍物特征点三个步骤构建机器人安防巡逻环境模型,将周边区域中活动行为看作人造... 为实现安防巡逻机器人视觉区域高效覆盖,准确跟踪巡逻路径,提出了基于多层代价地图的机器人全覆盖视觉导航方法。通过图像预处理、检测障碍物边缘、提取障碍物特征点三个步骤构建机器人安防巡逻环境模型,将周边区域中活动行为看作人造引力场运动,运用逆势场法优化人工势场法的局部最优解问题,通过直线连接原始方位与全部切线点,计算机器人运行的安全路径;行人感知前提下组建个人空间与群组交互社会代价模型,运用A*算法在导航搜索图内实施启发式搜索,并根据路径长短、社会收敛代价计算真实社会代价,增强导航准确性。测试结果表明,所提方法可提高机器人多变环境适应能力,导航实时性强,精度较高。 展开更多

关键词 安防巡逻机器人 全覆盖 视觉导航 环境建模 多层代价地图

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大数据背景下的舰船航行环境可视化研究 被引量：1

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作者 黄源 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第16期28-30,共3页

现有方法大多是针对近海领域,在200 n mile以外的海域存在着可视化图像逼真度差的问题,为此提出大数据背景下的舰船航行环境可视化方法研究。利用大数据中的最优插值算法处理舰船航行环境数据,以此为基础,利用LOD动态调度技术可视化环... 现有方法大多是针对近海领域,在200 n mile以外的海域存在着可视化图像逼真度差的问题,为此提出大数据背景下的舰船航行环境可视化方法研究。利用大数据中的最优插值算法处理舰船航行环境数据,以此为基础,利用LOD动态调度技术可视化环境要素点,通过空间坐标系可视化环境要素线,采用纹理映射技术可视化环境要素面,基于体绘制技术可视化航行环境体,通过环境要素点、线、面、体的展示实现了舰船航行环境的全面可视化。仿真实验结果显示,与现有代表方法相比较,本文方法可视化图像帧频低、帧速率高,表明本文方法可视化图像逼真度高,适合推广使用。 展开更多

关键词 大数据 舰船 航行 环境 可视化

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融合复杂信息的地理虚拟环境用户界面

10

作者 纪连恩 路游 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2136-2140,共5页

地理虚拟环境为地理空间交互式可视化提供了极大便利。与传统VE相比,复杂地理虚拟环境中所要处理的可视化数据在类型、结构和展现形式上有显著不同,对界面设计和交互技术也提出新的挑战。首先针对多维度、异构性的特点,提出抽象信息的... 地理虚拟环境为地理空间交互式可视化提供了极大便利。与传统VE相比,复杂地理虚拟环境中所要处理的可视化数据在类型、结构和展现形式上有显著不同,对界面设计和交互技术也提出新的挑战。首先针对多维度、异构性的特点,提出抽象信息的显示与交互技术;然后针对大尺度、多比例复杂地理空间的特点,结合桌面环境交互需求,提出融合多种交互隐喻的混合交互技术;最后,介绍基于上述研究成果开发的虚拟矿山原型系统,验证了用户界面的可用性。 展开更多

关键词 地理虚拟环境 抽象信息 用户界面 导航 可视化

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基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法 被引量：48

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作者 韩振浩 李佳 +3 位作者 苑严伟 方宪法 赵博 朱立成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期30-39,共10页

针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法,在数据增强的基础上对... 针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法,在数据增强的基础上对全卷积神经网络进行训练,得到道路分割模型;根据生成的道路分割掩码进行导航信息提取,生成路径拟合中点;基于样条曲线拟合原理对拟合中点进行多段三次B样条曲线拟合,完成导航路径的识别;最后,进行了实验验证。结果表明,临界阈值为0.4时,语义分割模型在弱光、普通光以及强光照条件下的分割交并比分别为89.52%、86.45%、86.16%,能够平稳实现果园道路像素级分割;边缘信息提取与路径识别方法可适应不同视角下的道路掩码形状,得到较为平顺的导航路径;在不同光照和视角条件下,平均像素误差为9.5像素,平均距离误差为0.044 m,已知所在果园道路宽度约为3.1 m,平均距离误差占比为1.4%;果园履带底盘正常行驶速度一般在0~1.4 m/s之间,单幅图像平均处理时间为0.154 s。在当前果园环境和硬件配置下,本研究可为视觉导航任务提供有效参考。 展开更多

关键词 果园环境 视觉导航 语义分割 导航路径识别 样条曲线拟合

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未知环境下基于可视切线图的救援机器人导航

12

作者 彭景春 刘罡 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第4期63-70,共8页

研究了未知环境下救援机器人的导航问题,提出了一种基于可视切线图的导航算法,并对所提算法的可行性进行了分析。该算法包括反射式导航和反应式导航两个过程,采用方向吸引算子搜索全局目标指导下的局部最优路径。基于Matlab的仿真实验证... 研究了未知环境下救援机器人的导航问题,提出了一种基于可视切线图的导航算法,并对所提算法的可行性进行了分析。该算法包括反射式导航和反应式导航两个过程,采用方向吸引算子搜索全局目标指导下的局部最优路径。基于Matlab的仿真实验证明,采用该导航算法的机器人行走路径较短,所需运动时间相对较少,并且具有较好的环境适应能力,能够满足救援机器人在未知环境下的运动要求。 展开更多

关键词 导航 可视切线图 救援机器人 未知环境

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拒止环境下视觉辅助定位与导航技术综述 被引量：6

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作者 廖鑫淼 王正平 +1 位作者 刘莉 贺云涛 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第6期76-81,共6页

当前导航系统严重依赖GNSS信号,导致武器系统在拒止环境下无法工作,视觉导航是一种新型的可以替代GNSS的导航方法。通过分析视觉导航的实现方式以及不同传感器方案的适用场景,得出单目视觉SLAM方法适合在野外作战环境提供导航信息的结... 当前导航系统严重依赖GNSS信号,导致武器系统在拒止环境下无法工作,视觉导航是一种新型的可以替代GNSS的导航方法。通过分析视觉导航的实现方式以及不同传感器方案的适用场景,得出单目视觉SLAM方法适合在野外作战环境提供导航信息的结论。针对单目SLAM算法,分别综述基于滤波器与基于最优化两类算法的研究现状。介绍视觉惯性组合导航的优势与研究发展现状,最后指出视觉组合导航是导航算法完善化、智能化的前进方向。 展开更多

关键词 拒止环境 视觉导航 同时定位与建图 视觉组合导航

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基于可视化编程环境的船舶航行参数优化研究 被引量：1

14

作者 赵鑫 张绪进 +1 位作者 马希钦 吴俊 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第21期55-58,共4页

以保障船舶以既定航线航行为目的,研究基于可视化编程环境的船舶航行参数优化方法。该方法将Dynamo参数化设计平台作为船舶航行参数优化的可视化编程环境,并从船舶航行时航向控制参数和航行速度参数角度出发,分别构建船舶航行航向控制... 以保障船舶以既定航线航行为目的,研究基于可视化编程环境的船舶航行参数优化方法。该方法将Dynamo参数化设计平台作为船舶航行参数优化的可视化编程环境,并从船舶航行时航向控制参数和航行速度参数角度出发,分别构建船舶航行航向控制参数优化模型和船舶航行航速优化模型。分别设置2个模型的约束条件,依据约束条件求解2个模型,得到最佳船舶航向控制参数和航行速度参数。将这些参数输入到可视化编程环境Dynamo参数化设计平台内,该平台启动船舶参数驱动程序代码,通过Revit软件呈现船舶航行参数优化的可视化场景。实验表明,该方法应用后可保障船舶沿着既定航线航行,降低船舶舵角变化区间,应用效果较好。 展开更多

关键词 可视化编程环境 船舶航行 参数优化 参数化建模 船舶航向 船舶航速

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基于AliOS Things的室内环境数据采集与可视化技术研究 被引量：3

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作者 陈嘉浩 李博 +1 位作者 张大富 范俊甫 《现代电子技术》 2021年第20期98-102,共5页

内嵌AliOS Things云端一体化嵌入式物联网操作系统的Developer Kit开发板搭载了一系列常用传感器。文章针对室内环境下卫星定位信号差的问题,采用Developer Kit板载陀螺仪与加速度传感器实现了室内惯性导航定位,使用引入了零速监测的步... 内嵌AliOS Things云端一体化嵌入式物联网操作系统的Developer Kit开发板搭载了一系列常用传感器。文章针对室内环境下卫星定位信号差的问题,采用Developer Kit板载陀螺仪与加速度传感器实现了室内惯性导航定位,使用引入了零速监测的步行者航位推测算法提高惯性导航定位的精度;在定位的基础上同步采集磁场强度、光照度、温度等数据,基于采样时间比较实现了数据与位置的匹配,并实现了冗余点和噪声的过滤与剔除;采用ArcGIS软件的克里金插值方法对室内电磁、光照、温度数据实现了二维空间化与可视化,同时解决了传统环境监测平台中数据采集种类和采样点单一化的问题。实验结果表明,AliOS Things可作为室内电磁、光强及温度等环境数据监测的低成本可选平台。 展开更多

关键词 数据采集 可视化技术 室内环境 AliOS Things 惯性导航定位 环境监测

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视觉传达技术船舶航行环境实时模拟系统

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作者 王静一 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第14期82-84,共3页

在船舶航行环境实时模拟过程中,对于船舶波模拟能力较差,造成船舶航行环境实时模拟系统图像绘制时间过长。因而,设计基于视觉传达技术的船舶航行环境实时模拟系统。引用图像绘制数位板以及GPS船舶定位装置完成系统硬件优化。构建船舶航... 在船舶航行环境实时模拟过程中,对于船舶波模拟能力较差,造成船舶航行环境实时模拟系统图像绘制时间过长。因而,设计基于视觉传达技术的船舶航行环境实时模拟系统。引用图像绘制数位板以及GPS船舶定位装置完成系统硬件优化。构建船舶航行模型,计算船舶波宽度。引用视觉传达技术,设置波图像信息点,完成船舶航行波绘制。寻找目标船舶,设定船舶以高速与低速2种状态展开航行,对此系统与原有系统展开测试。由测试结果可知,此系统的船舶波模拟精度与图像绘制时长均优于原有系统。 展开更多

关键词 实时模拟 航迹 航行环境 视觉传达技术

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