機器視覺

機器視覺（ｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎ）是利用計算機和工業攝像機模擬人類視覺功能的科學方法。在導航控制系統中，視覺傳感器主要是識別路線和檢測障礙物檢測農業機械車輛相對目標作物行的位置和航向，使農機完成路徑跟蹤的自動駕駛作業或實現農機避障的駕駛作。機器視覺檢測范圍大，容易得到豐富的目標信息，系統的成本較低；但由于農田作業環境復雜、多變，導航過程中機器視覺精度較難控制且視覺系統要求農業機械的行駛速度較慢，對作業車輛的駕駛要求也較高。同時，視覺系統在數據處理時較難與車輛的行駛同步進行，系統的實時性較差。

ＧＰＳ定位系統

全球定位系統簡稱ＧＰＳ，是一種可全天候工作的定位系統，由圍繞地球軌道運行的２４顆導航衛星組成。安裝在導航車輛上的ＧＰＳ系統能提供車輛的三維空間位置信息。該方法是將１臺ＧＰＳ接收系統（由ＧＰＳ天線、無線電臺、接收機，電源等組成）安置在地面基站進行觀測，將ＧＰＳ移動站（由ＧＰＳ天線、接收機、電源等組成）放在導航機械上，農機行駛時根據基站已知精密坐標，計算出基站到衛星的距離修正數，獲得農機的相對坐標。導航作業中大部分采用ＲＴＫ－ＧＰＳ（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｋｉｎｅｍａｔｉｃＧＰＳ）差分ＧＰＳ技術，即用附加的差分修正信號改善ＧＰＳ定位精度。目前，ＧＰＳ自動導航系統產品較多。其中，美國作為研究ＧＰＳ自動導航最早的國家，產品較為成熟，以美國Ｔｒｉｍｂｌｅ（天寶）的產品市場占有量為最大。

慣性導航單元

慣性導航單元（ＩＮＳ）是一種以利用慣性元件來測量車輛加速度的自主航位推算導航系統。通過導航傳感器，利用積分和運算得到導航農機的速度和位置，達到對車輛導航定位（主要是車輛航向角）目的的一種導航方法。慣性導航系統通常由慣性測量裝置、轉角傳感器等組成。慣性測量裝置（又稱慣性測量單元）包括加速度計和陀螺儀。其中，加速度計測量車輛的航向信息及陀螺儀行程導航的坐標信息；慣性導航單元可以提供速度、航向和姿態等信息。慣性導航系統短時間內精度較高、穩定性好、不易受干擾、魯棒性較強，但系統誤差隨時間累積精度逐漸降低，一般與其他導航單元結合使用，不單獨進行導航定位。設計了基于ＧＰＳ和慣性導航的果園機械系統，以ＧＰＳ和陀螺儀作為導航傳感器，開發自動導航系統，以福田歐豹拖拉機為實驗平臺，并對各系統單元進行了測試，表明系統具有較高的可靠性。

組合導航單元

單一的導航系統常常不能滿足現代農業機械的導航定位的精度要求，而組合導航定位系統精度較高、成本低廉，常將不同傳感器信息互相融合，相互彌補，利用算法構成一種冗余度和準確度更高的多功能系統。其中，常用的融合算法主要有Ｋａｌｍａｎ濾波、航跡融合法、模糊推算方法及神經網絡法等方法。在以ＧＰＳ和機器視覺的組合導航定位方法為導航感知方法下，采用一種較優化的算法ＵＫＦ濾波法對傳感器數據進行了濾波。實驗結果表明：濾波后系統的定位曲線較平滑，定位精度和穩定性都有了提高，提高了導航系統的魯棒性。其它的常用導航定位方式有電磁導航、機械導航、超聲波導航及激光導航等。

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