科技文摘

20173001 基于DGPS与双闭环控制的拖拉机自动导航系统/黎永键（广东农工商职业技术学院机电系），赵祚喜…//农业机械学报.-2017，48（2）.-11～19

以东方红X-804型拖拉机为平台，设计了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相结合的自动导航系统，研究提高农业机械导航控制精度的方法。阐述了导航系统整体设计方案，以RTK-DGPS和AHRS500GA分别提供位置信息和辅助修正信息实现准确定位，以电控液压转向系统实现转向控制。分析了整体控制的策略，建立了路径跟踪的传递函数模型，阐述了双闭环转向控制算法的建立过程，以及控制器的硬件实现。试验结果表明：GPS定位数据经过校正后，平均偏差降低至0.031 m；双闭环控制算法提高了自动转向系统性能，稳态时方波信号以及正弦波信号的跟踪误差平均值为0.40°；在拖拉机田间作业跟踪过程中，路径跟踪误差平均值不超过0.019 m，转向轮偏角跟踪误差平均值为0.43°，标准差不超过0.041 m。

20173002 基于主动轮廓模型的自动导引车视觉导航/林桂潮（滁州学院机械与汽车工程学院），邹湘军…//农业机械学报.-2017，48（2）.-20～26

为解决工厂或农业非线性光照环境下视觉导航算法鲁棒性和实时性差的问题，提出基于主动轮廓模型的导航标识线检测与跟踪算法。首先用多项式曲线模型描述单向标识线，导航问题等价为计算多项式曲线参数；然后依据标识线颜色和边缘等特征，给出关于多项式曲线的主动轮廓模型的内、外部能量函数；最后将能量函数简化为非线性最小二乘问题，应用高斯牛顿法和Armijo-Goldstein不精确一维搜索方法求解曲线最优参数。采用自制视频和自主小车测试算法，结果表明：该算法对非线性光照条件下直线和弯曲标识线的导航正确率为98.96%，运算时间为40.18 ms。试验验证了该算法的鲁棒性和实时性。

20173003 基于机器视觉的定向播种用玉米种粒精选装置研究/王侨（中国农业大学工学院），陈兵旗…//农业机械学报.-2017，48（2）.-27～37

根据玉米定向播种对种粒的要求，设计了一种基于机器视觉的玉米种粒实时精选装置。阐述了装置的组成和工作原理，设计了不合格种粒吹除装置及吹除方案，提出了种粒图像动态检测方法，根据种粒图像RGB颜色特征，提取出种粒区域及其各颜色区域，结合种粒形态特征建立了周长、面积等20个检测指标，并通过测试统计确定了其合格范围，最终据此分析和完成了尖端露黑色胚部、小型、圆形、虫蚀破损、霉变等不符合定向播种种粒的判断。依据种粒粘连处两分界点沿轮廓线较近一侧的距离与两分界点间直线距离之比，大于单一种粒轮廓线上任意两点的对应值，来判断种粒粘连性。试验表明，合格性检测准确率为96%，粘连性判断准确率为99%，不合格种粒有效吹除率为98%。

20173004 基于机器视觉的玉米根茎导航基准线提取方法/宋宇（安徽农业大学工学院），刘永博…//农业机械学报.-2017，48（2）.-38～44

提出一种在大田环境下快速、精确提取中晚期玉米行中心线作为农业机器人导航基准线的新方法。改进了传统的2G-R-B算法，实时地获取植株绿色特征。根据玉米垂直投影图生成根茎轮廓特点并采用峰值点检测算法生成玉米根茎候补定位点，再对候补定位点进行二次判别，提取玉米根茎定位点。利用最小二乘法对已知特征点进行拟合，得到作物行线。求取左右行斜率后，计算出实际需要的导航基准线。实验结果表明，与其他算法相比，处理一幅700像素×350像素的彩色图像平均耗时小于185 ms，实时性好。在多种环境下生成的导航基准线准确率在90%以上，有较强的鲁棒性，为农业自动导引车（Automated guided vehicle，AGV）在中后期玉米大田中的自主行走提供了一种可靠的导航方法。

20173005 密植果园开沟施肥机开沟刀片设计与试验/康建明（中国农业机械化科学研究院），李树君…//农业机械学报.-2017，48（2）.-68～74

针对现有开沟刀片在密植果园开沟施肥过程中存在功率消耗大、沟深稳定性差的问题，运用旋耕理论和试验分析的方法，设计了一种正弦指数曲线型开沟刀片。通过分析拖拉机前进速度、刀盘转速以及二者相互作用对功率消耗和沟深稳定性的影响，确定了正弦指数曲线型开沟刀片工作参数的最佳组合为：拖拉机前进速度1m/s，刀盘转速为200r/min。以正弦指数曲线型开沟刀片B处弯曲角、弯曲半径、C处弯曲角为影响因子，以功率消耗和沟深稳定性为响应值，通过三因素四水平正交试验，确定了正弦指数曲线型开沟刀片结构参数的最佳组合为：B处弯曲角为95°，C处弯曲角为140°，弯曲半径为9mm。对正弦指数曲线型开沟刀片和现有开沟刀片进行对比试验，结果表明：在工作参数和开沟深度相同的条件下，正弦指数曲线型开沟刀片比现有开沟刀片功率消耗下降3.29kW，沟深稳定性提高8.83个百分点，各项技术指标均达到了国家相关标准的技术要求。

20173006 双钟摆主被动悬架式大型喷雾机喷杆动力学仿真与试验/崔龙飞（农业部南京农业机械化研究所），薛新宇…//农业机械学报.-2017，48（2）.-82～90

大型喷杆式喷雾机在田间作业时，喷杆运动严重影响了喷雾分布，悬架系统是控制喷杆动力学行为的关键装置，既要隔离来自车体的高频扰动，又要使喷杆跟踪低频的地面坡度变化，时刻保持与地面（或作物冠层）平行。为了研究双钟摆主、被动悬架机构的动力学特性，综合考虑车体运动耦合作用、地形坡度变化、摩擦等因素，使用第二类拉格朗日动力学方法建立描述喷杆动力学行为的数学模型。首先进行被动悬架动态特性研究，分析阻尼、摩擦、摆钟长度等因素对响应特性的影响；然后建立基于液压比例控制的主动悬架Matlab/Simulink仿真模型，揭示控制系统增益系数、时间常数、悬架结构参数等对喷杆响应特性、跟踪误差的影响规律。利用Stewart六自由度运动模拟平台及动态测试系统，对28m大型喷杆悬架系统进行瞬态响应测试和频响测试，频响试验值与数学模型预测值均方根误差为0.087，表明模型可用于预测喷杆动态响应特性，指导悬架参数科学配置。

20173007 经济欠发达地区撂荒耕地空间格局与驱动因素分析/牛继强（信阳师范学院地理科学学院），林昊…//农业机械学报.-2017，48（2）.-141～149

基于遥感（RS）、地理信息系统（GIS）技术、支持向量机（SVM）和景观指数等方法，提出了撂荒耕地信息提取的技术路线和研究思路。以河南省罗山县子路镇为研究区，采用2013、2015年春秋两季的4景Landsat-8 OLI遥感影像，提取该镇撂荒耕地及其时空分布信息，进而分析地形、交通、灌溉条件和耕作半径等几个农业生产条件对子路镇耕地撂荒的影响，得出利用遥感影像提取撂荒耕地的正确率达到90%以上；该区域撂荒耕地主要分为季节性撂荒和常年性撂荒，且季节性撂荒较为严重；地形、交通、灌溉和耕作半径均影响耕地撂荒的时空分布，且地形因素中的坡度影响最大。研究结果不仅能够对经济欠发达地区撂荒耕地空间信息提取、驱动因素分析提供技术支撑，而且也可为国家粮食安全以及区域可持续发展政策的制定提供依据。

20173008 京津冀地区耕地质量空间分布分形机制研究/杨永侠（中国农业大学信息与电气工程学院），孙婷…//农业机械学报.-2017，48（2）.-165～171

为了进一步推进京津冀耕地规划统筹和协调配置，实施耕地质量空间管制与全面提升机制，保障京津冀协同发展的耕地资源需求，采用GIS技术、分形理论、灰色关联度分析相结合的方法，系统研究京津冀耕地质量空间分布分形特征及其机制。主要结论为：京津冀耕地质量在空间上呈现规律分布的态势，具有南北差异明显、南高北低、区域边缘低、中间高的特征；分形理论可以用于京津冀耕地质量空间分布的结构特征研究，分形特征反映了京津冀耕地质量类型的空间形态复杂性和空间占据度。京津冀高等地空间结构最简单，形态最稳定，空间占据度在自然质量水平上最高，在经济质量水平上最低；中等地的空间结构和稳定性居中，但空间占据度最大；低等地空间结构复杂度、空间形态稳定性和空间占据度与高等地完全相反。影响京津冀耕地质量分形特征的主要因素是光温/气候等自然条件，农业生产条件和社会经济条件在此基础上进一步扰动了其分形特征。