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申请/专利权人：中国农业大学

摘要：本发明公开了一种轻智能化的果园地头导航方法，属于农业智能技术领域。该方法包括以下步骤：S1.通过三维激光雷达采集果园原始三维点云数据，并对原始三维点云进行滤波；S2.利用PCL点云库提取果树树干信息；S3.通过识别树干进行行末定位，确定地头导航起点；S4.提取果园地头特征；S5.利用神经网络匹配有效导航路径；S6.控制机器人转向，完成地头导航。本发明利用激光雷达采集果园点云数据，更适用于光照强烈、地形复杂的丘陵果园，且采用神经网络的方法匹配有效地头转向路径，匹配精度高、抗干扰能力强。

主权项：1.一种轻智能化的果园地头导航方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.通过三维激光雷达采集果园原始三维点云数据，并对原始三维点云进行滤波，具体为：果园三维点云滤波：对原始三维点云进行滤波，滤除离群点、地面点云，同时滤除距激光雷达三倍株距以外的点云，保证激光雷达左右两侧前视距离内各包括至少三棵果树；S2.利用PCL点云库提取果树树干信息，具体为：果树树干信息提取：对滤波后的三维点云进行分割处理，通过K-mean聚类算法提取出单株果树，随后采用随机采样一致性算法从单株果树中提取出树干点云，完成果树树干信息的提取；S3.通过识别树干进行行末定位，确定地头导航起点，具体为：当激光雷达检测到前视范围内单侧树干均少于三棵，且数量随着机器人移动不断减少时，判定前视范围内距离最远的树干为行末树干，左右两侧行末树干连接线的中点为地头导航起点；S4.提取果园地头特征，具体为：当机器人到达地头导航起点后，利用点云数据提取树行宽度、地头长度与果树冠层直径；计算两侧行末树干点云数据之间的距离，作为树行宽度；将原始三维点云数据投影至XOY平面上，采用BoundaryEstimation算法提取出行末果树投影的轮廓，将投影近似等价为圆形，并通过曲率计算其直径，作为果树冠层直径；采集得到机器人至果园地头边界的距离，用此距离减去果树冠层半径，得到地头长度；S5.利用神经网络匹配有效导航路径，具体为：根据树行宽度、地头长度、果树冠层直径，利用BP神经网络匹配有效导航路径；前期采集大量的行末果树点云数据，并且人工操作机器人转向，记录下转向轨迹，采用BP神经网络，以树行宽度、地头长度、果树冠层直径为输入，以转向成功与否和转向路径为输出，构建位置与信息-转向状态网络模型；将步骤S4采集到的树行宽度、地头长度、果树冠层直径输入到位置与信息-转向状态网络模型，利用神经网络匹配得到最优转向路径；S6.控制机器人转向，完成地头导航，具体为：匹配到有效导航路径之后，控制机器人进行导航，利用编码器、IMU实时获取机器人的实际行驶路径，并根据规划路径对实际路径进行调整，完成地头导航。

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