10、农业与食品领域的技术创新：从导航系统到多组学及人工智能应用

农业与食品领域的技术创新：从导航系统到多组学及人工智能应用

室内农业车辆导航系统

在室内农场中，自主农业车辆的导航系统是实现高效作业的关键。该系统主要涉及坐标计算、路径规划与跟踪等方面。

1. 坐标计算相关地图算法

   • OctoMap ：它将三维空间建模为众多小方块。通过不断将小方块的每个面切成相等的两部分，使小方块不断细分，直至达到所需的精度。初始空间作为父节点，会扩展为八个子节点，如此反复形成八叉树。八叉树的节点存储着占用信息，在点云阶段，0 表示未占用的方块空间，1 表示已占用空间。为处理未知状态的节点，算法采用对数几率形式来表达节点占用情况，初始值设为 0.5，根据持续观测的占用或未占用状态相应增加或减少。
   • CostMap ：虽然 OctoMap 有助于压缩点云地图并实现实时更新，但难以直接用于导航，因为车辆难以确定每个障碍物的位置。因此，OctoMap 被转换为 CostMap。CostMap 可将三维地图投影为二维地图，对于仅在地面行驶的车辆，二维地图足以满足室内环境的导航需求。它由 ROS1 中的 costmap_2d 功能包构建，是一种多层结构地图，每层仅用一种数据更新。例如，底层的静态地图由 SLAM 算法生成，障碍物层则通过传感器数据更新，还可根据特定目的自定义层，使生成的路径避开某些区域。

2. 路径规划与跟踪

   • 基于 move_base