面向无人驾驶农机的高精度农田地图构建

Abstract : 农业劳动力短缺与成本高涨问题日益凸显，研发农机无人驾驶技术势在必行。该研究针对无人驾驶农机对高精度农田地图的需要，提出一种高精度农田地图构建方法。将地图分为地块信息层、障碍物层、作业信息层和动态感知层，并定义前两层的地图模型。针对地块信息管理，采用地块边界层为数据管理单元，定义了边界层的拓扑关系与限制信息。针对障碍物管理，并定义了不同几何属性的障碍物，分别表达形状、类型及语义等信息。同时提出了一种基于多旋翼无人机和 Autoware 的地图数据采集、标注与发布方法。在北京市密云区开展了地图构建试验，布设了 12 个检验点用于地图精度评价。结果表明，本研究制作的高精度地图的绝对定位精度优于 0.1 m，平面误差的标准差小于 2 cm，相对定位误差小于±2.5 cm，因建图产生的地图拉伸与压缩误差在厘米级以内。所提出的农田高精度地图架构可满足无人驾驶农机作业对地图精度的需求，可为农机作业路径规划和障碍物感知提供先验信息，降低无人驾驶应用对单机智能化的要求。