针对收获作业过程中驾驶员劳动强度大、劳动力成本高、收获质量不一致等问题,将自动导航技术应用到粮食收获作业中,可以有效提高作业精度,降低机手操作难度,减轻机手劳动强度,延长作业时间,优化收获路径,减少重复作业面积。本文在调研市场上现有农机导航产品、分析国内外导航装备与技术研究现状的基础上,构建了联合收获机电控液压转向测试系统,测试与分析了联合收获机电控液压转向特性,并进一步地应用机器视觉进行谷物联合收获机辅助导航方法研究,设计了水稻收获边界检测算法,提出了一种基于前视点的导航路径跟踪控制方法,开展了关于谷物联合收获机视觉辅助导航作业质量评价的水稻收获田间试验,主要研究总结如下:(1)开展了联合收获机转向特性研究。针对联合收获机自动导航中需要对电控液压转向特性进行测试与分析等问题,设计了转向轮转角测量装置,构建了电控液压转向测试系统,通过电液转向控制器实现了转向轮转角的实时控制与同步测量,分别对电控液压转向过程中的稳态转向速率、瞬态响应过程等线性与非线性特征开展了分析与测试,田间动态试验显示:电控液压转向所存在的非对称死区电压区间占控制电压范围的32%;转向轮稳态动作时的转向轮转向速率与转向控制电压线性度显著;以不同方波信号作为输入的情况下,转向轮瞬态响应过程平均滞后时间为90 ms、调整时间为150ms～200 ms,调整转角为0.21°～2.77°,滞留时间为25ms～77ms,滞留转角为0.10°～1.24°。(2)开展了基于机器视觉的收获边界识别图像处理算法研究。针对实际谷物联合收获机田间图像采集环境,根据视觉导航基本需求设计视觉导航方案,在不同天气条件下对田间水稻收获图像信息进行图像处理,结合Open CV设计了谷物收获边界直线检测算法识别水稻田间已收获区域与未收获区域边界,经预处理、二次边缘分割、直线检测,有效降低田间光照及伪边缘检测影响,筛选得到了联合收获机视觉导航作业前视目标路径信息,收获边界检测算法检测正确率不低于95%,单帧检测时间不高于50ms。(3)提出了一种基于前视点的视觉导航直线路径跟踪控制方法。根据前视路径相对位置信息进行田间动态标定获得联合收获机沿直线作业的导航基准线满幅收获作业状态,前视点像素偏差范围为[-2.2 pixel,2.3 pixel];设计了导航系统纠偏控制方法,横向纠偏过程采用PD(比例-微分)控制算法,根据实时相对位置偏差计算目标转角,并对应输出模拟电压进行横向纠偏控制,经参数整定设置控制参数Kp=0.28,Kd=0.21,目标转角偏差低于0.3°,实现了联合收获机田间相对位置姿态的稳定采集及目标直线路径跟踪控制的实时执行。进一步的开展了联合收获机视觉辅助导航作业田间试验并进行作业质量评价,在电控液压转向系统的基础上构建了谷物联合收获机视觉辅助导航系统与辅助导航作业方法,水稻收获辅助导航试验结果表明:在不产生漏割的前提下,基于机器视觉的联合收获机辅助导航系统收获作业割幅一致性较好,能够维持较高的割幅率。