毕 松 王宇豪

(北方工业大学电气与控制工程学院， 北京 100041)

0 引言

自1990年至2019年，我国水果产量均位于世界首位[1]，果品及其相关产业已成为农民收入的主要来源，逐渐成为农村经济的重要支柱。目前，高度依赖人工的生产模式和快速增长的人工成本已成为制约水果生产的主要因素[2]，为进一步提高生产效率和水果品质，农业机械装备的智能化是未来发展的必然趋势。

自主导航是智能农业装备的关键技术之一，可有效降低劳动强度，提高作业效率，广泛应用于采摘、喷药、施肥等任务。视觉导航具有语义信息丰富、探测范围广、成本可控等优点，逐渐成为主流的导航方式，实现果园自主导航的关键在于位姿估计和果树定位，进而引导农业装备自主行进和自主作业。

针对自主行进问题，研究思路集中在两方面：基于道路或天空生成导航线和基于作物检测拟合导航路径。基于道路或天空的导航方法对植株种类、形状、高度具有较高鲁棒性，是国内外学者研究的热点。基于作物检测的导航方法需要准确识别作物主干，对复杂道路环境具有较高的适应性。文献[3-10]利用边界点拟合导航线，根据导航线定性提取航向信息，在特定环境中实现自主导航，但难以准确地定量分析位姿，导航准确性、位姿可控性可进一步提升。

为实现导航信息的定量分析，对基于视觉的位姿估计问题展开研究。文献[11-13]基于单目相机模型实现距离测量，但果园自主导航不仅需要测量道路宽度，也需要估计横向偏移和偏航角，这些方法应用于果园自主导航仍具有一定的局限性。……