果园二维激光雷达自主导航控制研究

来源：中国农机化学报杂志2025年第8期北京时间：

作者：吴俊男, 郭辉, 姜运生, 杨忠强, 高国民, 武天伦

单位：（1. 新疆农业大学机电工程学院，乌鲁木齐市，830052；2. 新疆农业科学院农业机械化研究所，乌鲁木齐市，830091）

摘要：在现代农业的果园植保过程中面临着复杂环境的挑战，需要实现果园车辆的自主导航。针对这一问题，研制一种基于二维激光雷达的果园车辆自主导航系统。在满足果园种植农艺要求的前提下，考虑到株距、行距、主干直径等影响因素，二维激光点云数据中的离散点通过设计不同的过滤阈值进行有效清除；采用欧式聚类算法和三点共线几何定理方法，提取激光点云中的树干中心特征点。通过最小二乘法拟合导航路径，实现高精度导航。在自主导航系统设计过程中，利用模糊控制实现动态调整导航控制算法，实现车辆的自动驾驶和路径跟踪功能。结果表明，滤波后的激光点云特征点与实际果树之间的平均误差达到8.96 cm。在0.5 m/s速度下自动行驶时，能够保持较高的导航精度，最大横向偏差值达到8.2 cm，最大平均偏差值达到6.81 cm。所提方法在提高导航精度方面具备有效性和实用性，可有效提升果园复杂环境下的自主导航精准度，并实现果园内车辆自主导航。

关键词：果园,二维激光雷达,自主导航,激光点云数据处理,滤波降噪

基金资助：新疆维吾尔族自治区重点研发计划项目（2021B02004—4）