智慧畜牧业是当今畜牧业发展的必然趋势,是推动畜牧业生产迅猛发展,实现规模化、产业化的必由之路,车辆自主导航驾驶系统为其提供重要技术支撑。以新疆肉羊养养殖过程中的撒料饲喂作业环节为研究对象,重点开展导航作业路径识别及规划算法、路径拟合及车辆定位算法、转向控制算法及转向执行机构等方面的研究,设计一套适用于规模化肉羊养殖厂中自走式搅拌饲喂机的车辆自主导航驾驶系统,以改提高作业质量,降低劳动强度,降低人畜共患病风险。主要研究内容如下:(1)导航作业路径识别及规划算法设计与试验。基于RGB颜色空间,提出了一种基于RGB样本数据库的路径识别算法,通过采集多种工况下的导航作业路径图像,构建样本数据库Model[][][](三维数组),并对其进行数据处理及校正,并进行试验验证,试验结果表明:该算法具备较强的环境适应性及准确性;结合厂区圈舍位置分布,设计一种以目标点为导向的动态实时路径规划算法并对其进行仿真,仿真结果表明:所设计的路径规划算法能够有效判别路口转向动作并引导车辆作业,满足车辆自主导航作业路径规划要求。(2)视觉导航路径拟合及车辆定位算法设计与试验。针对导航作业路径拟合问题,设计了一种基于特征点二次检验的单向路径拟合算法。采用交叉路径分离的方式对交叉路径进行分离,并利用单向路径拟合的方式对其进行拟合,验结果表明:导航作业路径识别准确率均在99%以上,其中单向路径检测时间为17～18 ms,交叉路径检测时间为在29～31 ms;针对车辆定位问题,根据CCD相机成像规律构建车辆位置获取方程并进行车辆位置测量试验,试验结果表明:航向偏角测量误差最大为1.5°,位置偏差测量误差最大为2cm。(3)转向控制系统设计与试制。以步进电机为动力源,采用齿轮传动的方式,设计一种齿轮式转向执行机构,同时基于51单片机对硬件系统进行设计。针对车辆转向控制问题,在所构建车辆运动模型的基础上,分别设计了一种PI补偿直线控制算法和基于路径预测的转弯控制算法。(4)车辆自主导航驾驶系统试验平台的试制与试验。以自走式搅拌饲喂机为试验对象,搭建车辆自主导航驾驶系统的试验平台,并在新疆石河子大学北校区工厂的导航试验场进行现场试验。试验结果如下:1)车辆在慢一、慢二、慢三速度行驶下的直线跟踪误差分别为2.5 cm、3.6 cm、4.9 cm,满足车辆各相应作业环节的导航控制精度要求,为实现自走式搅拌饲喂机自主导航作业奠定了基础。2)车辆在慢一档速度行驶下,能够独立完成自动转弯过程,转弯控制误差为9.3 cm,满足规模化肉羊养殖自主导航撒料作业中多路口转向控制要求3)车辆自主导航驾驶系统能够对转向路口进行准确定位识别,并执行相应转向动作,转向动作指令执行准确率为100%,满足车辆自主导航作业转向动作指令执行准确性要求。