科技文摘

20173001 基于DGPS與雙閉環控制的拖拉機自動導航系統/黎永鍵（廣東農工商職業技術學院機電系），趙祚喜…//農業機械學報.-2017，48（2）.-11～19

以東方紅X-804型拖拉機為平臺，設計了一種基于RTK-DGPS定位和雙閉環轉向控制相結合的自動導航系統，研究提高農業機械導航控制精度的方法。闡述了導航系統整體設計方案，以RTK-DGPS和AHRS500GA分別提供位置信息和輔助修正信息實現準確定位，以電控液壓轉向系統實現轉向控制。分析了整體控制的策略，建立了路徑跟蹤的傳遞函數模型，闡述了雙閉環轉向控制算法的建立過程，以及控制器的硬件實現。試驗結果表明：GPS定位數據經過校正后，平均偏差降低至0.031 m；雙閉環控制算法提高了自動轉向系統性能，穩態時方波信號以及正弦波信號的跟蹤誤差平均值為0.40°；在拖拉機田間作業跟蹤過程中，路徑跟蹤誤差平均值不超過0.019 m，轉向輪偏角跟蹤誤差平均值為0.43°，標準差不超過0.041 m。

20173002 基于主動輪廓模型的自動導引車視覺導航/林桂潮（滁州學院機械與汽車工程學院），鄒湘軍…//農業機械學報.-2017，48（2）.-20～26

為解決工廠或農業非線性光照環境下視覺導航算法魯棒性和實時性差的問題，提出基于主動輪廓模型的導航標識線檢測與跟蹤算法。首先用多項式曲線模型描述單向標識線，導航問題等價為計算多項式曲線參數；然后依據標識線顏色和邊緣等特征，給出關于多項式曲線的主動輪廓模型的內、外部能量函數；最后將能量函數簡化為非線性最小二乘問題，應用高斯牛頓法和Armijo-Goldstein不精確一維搜索方法求解曲線最優參數。采用自制視頻和自主小車測試算法，結果表明：該算法對非線性光照條件下直線和彎曲標識線的導航正確率為98.96%，運算時間為40.18 ms。試驗驗證了該算法的魯棒性和實時性。

20173003 基于機器視覺的定向播種用玉米種粒精選裝置研究/王僑（中國農業大學工學院），陳兵旗…//農業機械學報.-2017，48（2）.-27～37

根據玉米定向播種對種粒的要求，設計了一種基于機器視覺的玉米種粒實時精選裝置。闡述了裝置的組成和工作原理，設計了不合格種粒吹除裝置及吹除方案，提出了種粒圖像動態檢測方法，根據種粒圖像RGB顏色特征，提取出種粒區域及其各顏色區域，結合種粒形態特征建立了周長、面積等20個檢測指標，并通過測試統計確定了其合格范圍，最終據此分析和完成了尖端露黑色胚部、小型、圓形、蟲蝕破損、霉變等不符合定向播種種粒的判斷。依據種粒粘連處兩分界點沿輪廓線較近一側的距離與兩分界點間直線距離之比，大于單一種粒輪廓線上任意兩點的對應值，來判斷種粒粘連性。試驗表明，合格性檢測準確率為96%，粘連性判斷準確率為99%，不合格種粒有效吹除率為98%。

20173004 基于機器視覺的玉米根莖導航基準線提取方法/宋宇（安徽農業大學工學院），劉永博…//農業機械學報.-2017，48（2）.-38～44

提出一種在大田環境下快速、精確提取中晚期玉米行中心線作為農業機器人導航基準線的新方法。改進了傳統的2G-R-B算法，實時地獲取植株綠色特征。根據玉米垂直投影圖生成根莖輪廓特點并采用峰值點檢測算法生成玉米根莖候補定位點，再對候補定位點進行二次判別，提取玉米根莖定位點。利用最小二乘法對已知特征點進行擬合，得到作物行線。求取左右行斜率后，計算出實際需要的導航基準線。實驗結果表明，與其他算法相比，處理一幅700像素×350像素的彩色圖像平均耗時小于185 ms，實時性好。在多種環境下生成的導航基準線準確率在90%以上，有較強的魯棒性，為農業自動導引車（Automated guided vehicle，AGV）在中后期玉米大田中的自主行走提供了一種可靠的導航方法。

20173005 密植果園開溝施肥機開溝刀片設計與試驗/康建明（中國農業機械化科學研究院），李樹君…//農業機械學報.-2017，48（2）.-68～74

針對現有開溝刀片在密植果園開溝施肥過程中存在功率消耗大、溝深穩定性差的問題，運用旋耕理論和試驗分析的方法，設計了一種正弦指數曲線型開溝刀片。通過分析拖拉機前進速度、刀盤轉速以及二者相互作用對功率消耗和溝深穩定性的影響，確定了正弦指數曲線型開溝刀片工作參數的最佳組合為：拖拉機前進速度1m/s，刀盤轉速為200r/min。以正弦指數曲線型開溝刀片B處彎曲角、彎曲半徑、C處彎曲角為影響因子，以功率消耗和溝深穩定性為響應值，通過三因素四水平正交試驗，確定了正弦指數曲線型開溝刀片結構參數的最佳組合為：B處彎曲角為95°，C處彎曲角為140°，彎曲半徑為9mm。對正弦指數曲線型開溝刀片和現有開溝刀片進行對比試驗，結果表明：在工作參數和開溝深度相同的條件下，正弦指數曲線型開溝刀片比現有開溝刀片功率消耗下降3.29kW，溝深穩定性提高8.83個百分點，各項技術指標均達到了國家相關標準的技術要求。

20173006 雙鐘擺主被動懸架式大型噴霧機噴桿動力學仿真與試驗/崔龍飛（農業部南京農業機械化研究所），薛新宇…//農業機械學報.-2017，48（2）.-82～90

大型噴桿式噴霧機在田間作業時，噴桿運動嚴重影響了噴霧分布，懸架系統是控制噴桿動力學行為的關鍵裝置，既要隔離來自車體的高頻擾動，又要使噴桿跟蹤低頻的地面坡度變化，時刻保持與地面（或作物冠層）平行。為了研究雙鐘擺主、被動懸架機構的動力學特性，綜合考慮車體運動耦合作用、地形坡度變化、摩擦等因素，使用第二類拉格朗日動力學方法建立描述噴桿動力學行為的數學模型。首先進行被動懸架動態特性研究，分析阻尼、摩擦、擺鐘長度等因素對響應特性的影響；然后建立基于液壓比例控制的主動懸架Matlab/Simulink仿真模型，揭示控制系統增益系數、時間常數、懸架結構參數等對噴桿響應特性、跟蹤誤差的影響規律。利用Stewart六自由度運動模擬平臺及動態測試系統，對28m大型噴桿懸架系統進行瞬態響應測試和頻響測試，頻響試驗值與數學模型預測值均方根誤差為0.087，表明模型可用于預測噴桿動態響應特性，指導懸架參數科學配置。

20173007 經濟欠發達地區撂荒耕地空間格局與驅動因素分析/牛繼強（信陽師范學院地理科學學院），林昊…//農業機械學報.-2017，48（2）.-141～149

基于遙感（RS）、地理信息系統（GIS）技術、支持向量機（SVM）和景觀指數等方法，提出了撂荒耕地信息提取的技術路線和研究思路。以河南省羅山縣子路鎮為研究區，采用2013、2015年春秋兩季的4景Landsat-8 OLI遙感影像，提取該鎮撂荒耕地及其時空分布信息，進而分析地形、交通、灌溉條件和耕作半徑等幾個農業生產條件對子路鎮耕地撂荒的影響，得出利用遙感影像提取撂荒耕地的正確率達到90%以上；該區域撂荒耕地主要分為季節性撂荒和常年性撂荒，且季節性撂荒較為嚴重；地形、交通、灌溉和耕作半徑均影響耕地撂荒的時空分布，且地形因素中的坡度影響最大。研究結果不僅能夠對經濟欠發達地區撂荒耕地空間信息提取、驅動因素分析提供技術支撐，而且也可為國家糧食安全以及區域可持續發展政策的制定提供依據。

20173008 京津冀地區耕地質量空間分布分形機制研究/楊永俠（中國農業大學信息與電氣工程學院），孫婷…//農業機械學報.-2017，48（2）.-165～171

為了進一步推進京津冀耕地規劃統籌和協調配置，實施耕地質量空間管制與全面提升機制，保障京津冀協同發展的耕地資源需求，采用GIS技術、分形理論、灰色關聯度分析相結合的方法，系統研究京津冀耕地質量空間分布分形特征及其機制。主要結論為：京津冀耕地質量在空間上呈現規律分布的態勢，具有南北差異明顯、南高北低、區域邊緣低、中間高的特征；分形理論可以用于京津冀耕地質量空間分布的結構特征研究，分形特征反映了京津冀耕地質量類型的空間形態復雜性和空間占據度。京津冀高等地空間結構最簡單，形態最穩定，空間占據度在自然質量水平上最高，在經濟質量水平上最低；中等地的空間結構和穩定性居中，但空間占據度最大；低等地空間結構復雜度、空間形態穩定性和空間占據度與高等地完全相反。影響京津冀耕地質量分形特征的主要因素是光溫/氣候等自然條件，農業生產條件和社會經濟條件在此基礎上進一步擾動了其分形特征。