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农用车辆路径跟踪技术的运用，让机器人代替农民进行田间作业，可以有效提高农业机械的作业精度、生产效率和使用安全性，同时能够减少人力和财力。农用车辆路径跟踪的原理是在完全没有人力参与的基础上，将不同类型的传感器放置在车辆上，感知周围事物的信息，由事先给定的目标路径生成一个四元状态空间，再根据模型预测控制理论进行导航决策，控制农用车辆自动跟踪目标路径。本文选用DGPS/INS组合导航定位方法，分别对车辆的导航定位和路径跟踪控制方法及转向控制系统进行了仿真及试验研究。本文主要完成了以下工作: (1)对车辆的组合导航定位系统进行了研究分析，根据本论文的需要选择了车辆路径跟踪的定位系统中需要使用的各种传感器，包含惯性传感器、角度传感器以及GPS传感器等，利用RealView MDK软件以及VB程序设计语言为基础的软件实时接收并保存这些传感器发送的数据，同时还完成了相应传感器的标定试验。 (2)为了适应农用车辆导航的要求，自主开发了一个成本低、精度高的组合导航定位系统。该系统的硬件部分由一个车载状态感知单元、两个GPS模块及两个Zigbee无线通讯模块构成。设计了一个Kalman滤波器对以上模块接收到的信息作融合处理，实时的得到理想的位置信息。 (3)对车辆的导航控制原理进行分析后，设计了一个基于PID的转向控制系统，在模型预测控制的基础上，求得车辆的预见值和目标值，设计出车辆的路径跟踪控制器。利用目标路径及其曲率获得前馈控制量，同时采用LQR消除车辆当前状态与目标路径之间的状态误差。并使用Matlab为工具研究了路径跟踪算法，根据车辆运动学模型对车辆进行建模，仿真分析验证了算法的可靠性。 (4)最后分别进行了组合导航验证试验及车辆转向控制试验，基于Windows平台，以Microsoft Visual Studio为开发环境，构建车辆路径跟踪控制系统。对采用的组合导航方式及PID控制器进行了有效验证，试验数据表明，组合导航系统具有较高的定位精度，转向系统同时也具有可靠的跟随性，能够满足农用车辆的路径跟踪控制系统的要求。