该装备突破了无人农机作业路径规划与自动导航、农机无人驾驶自主作业控制、联合收割机负荷反馈调控、联合收割机割台高度监测及自适应调控、联合收割机在线测产、拖拉机耕深监测及自适应调控等关键技术6项；研发自动导航系统具备全田块作业遍历的功能，能根据实际作业幅宽、田块尺寸以及剩余未收割区域尺寸动态更新路径，开发了满足收割机自主作业的状态实时监测及自适应反馈控制系统，在不增加操作接口基础上实现了联合收割机全田块无人化自主作业，额定作业速度下田间直线导航误差≤±3cm，拼接行作业误差≤±10cm。研发了无人驾驶拖拉机、无人驾驶联合收割机、无人驾驶施药机、无人驾驶插秧机、无人驾驶水稻穴直播机等装备5种。面向稻麦生产全过程无人化、智能化需求，集成研制无人农机通用控制平台，建成农机作业的远程信息化管控平台，实现农机装备的远程监测和远程调度，形成了耕种管收全过程无人农机装备的电控化、智能化技术规范。

　　具体研究内容包括以下4个方面：
　　1．农田边界自动生成
　　通过对完整的野外图进行处理，结合改进的SURF算法和Harris算法提取特征点，并采用Grid-KNN和RANSAC算法细化特征点，建立变换矩阵提取农田边界和障碍物。根据图像对应的GPS信息，生成边界和障碍物的位置信息，从而生成电子地图。

图1 基于低空对地成像技术的电子地图生成

　　2．联合收割机田间作业路径规划与自动导航技术
　　基于双天线北斗RTK定位定向信息，集成研制适用于直线/曲线和多种转弯形式的导航决策与路径规划系统，集成田块打点、路径跟踪与导航决策形成面向联合机收割作业的直角转弯、跨行“回字形”收割路径的以及自动跨行转弯+AB线嵌套的多形式全田块无人驾驶自动导航系统，系统软件界面如图2所示。基于跨平台C++和Qt界面研发农机自动驾驶系统，采用多线程编程技术实现高频率界面位置动态显示、导航偏差计算及与行驶控制器通信，满足收割机全田块路径点搜索与导航误差计算需求。

图2 农机自动驾驶路径规划与导航决策系统

　　对自动导航硬件系统进行了模块化集成，图3为双天线定位定向系统和RTK基准站系统，将双天线RTK定位定向系统的成本缩减一半，实现了自动驾驶系统主要模块和部件的全部自主可控。

图3 农机自动驾驶导航系统芯片级自主集成开发

　　3．联合收割机自主行车控制方法研究及行车作业控制器
　　调理板以及串口继电器通过控制收割机上不同的推杆（如图4所示），实现联合收割机的起步/停车离合、动力输出离合、液压输出离合、机具提升离合，实现机具动作的自动控制；将控制器信号接入车载控制系统实现联合收割机前进/后退；安装电子方向盘实现联合收割机转向，最终实现了收割机的自主作业控制。

图4 自主研发行车控制系统

　　4．无人农机系统集成及示范
　　农机无人驾驶通用控制平台（见图5），跨平台导航决策系统实现稻麦耕种管收全过程的无人化作业集成示范，成果经历了多次田间试验测试与演示，稳定性和作业精度均得到有效提升，集成示范结果表明本项目技术成果达到预期目标。

图5 农机无人驾驶通用控制平台

　　相关成果获2020-2021年度神农中华农业科技奖科学研究类成果一等奖、新立项相关纵向项目经费1078.3万元，其中2020年获批江苏省第一批无人农场项目（全省4项），2019年参与建设上海市第一批无人农场建设项目（全上海3项），2021年11月中期考核现场考评专家认为是第一批无人农场建设效果最满意项目，并获滚动支持，建设10000亩水稻无人农场。

　　系列装备集成国产北斗定位模块和传感器，实现收割机电控化、无人化作业软硬件系统的全自主开发，并在多类型、多型号机器上开展了全田块无人化作业试验与示范，形成了国产农机自动化提升与无人化改造的标准技术体系；其中全田块自动路径规划实现不同作业田块下作业机器行为的动态修正，解决了全田块无人收割作业效率与质量难以兼顾问题；其中行驶控制参数自整定、控制行为与作业路径耦合规划实现作业部主动控制，解决了无人驾驶收割机田间自主作业的可靠性问题；其中收割机作业状态自主检测、作业负荷优化表征和自适应负荷反馈控制，提高无人收割机田间作业的自适应能力，解决了现有无人驾驶机器难以长时间自主收割作业的问题。