《农业机械北斗自动驾驶系统》编制说明（征求意见稿）

一、工作简况1、任务来源进行制定由中国机械工业联合会提出、全国农业机械标准化技术委员会（SAC/TC201）归口，项目周期18月2、主要工作过程起草（草案、调研）阶段：由全国农业机械标准化技术委员会（SAC/TC201）组织各起草单位成立了“农业机械北斗自动驾驶系统”起草工作组，由担任负责起草单位，负责主要起草工作，确定工作方案，提出进度安排，对农业机械北斗自动驾驶系统的技术现状与发展情况进行了全面调研，同时广泛搜集和检索了技术资料。经过对国内外当前农业机械北斗自动驾驶系统技术的研究分析，结合实际经验，全面地总结和归纳，在此基础上编制了《农业机械北斗自动驾驶系统》标准草案，并组织专家对标准中的主要内容进行多次研讨和认真修改，于标准草案及其编制说明（草案），经组长审核后报至标委会秘书处。征求意见阶段：本文件的制定过程完全符合《国家标准管理办法》的要求。3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等本文件由中国农业大学等单位共同负责起草。二、标准编制原则和主要内容1、标准编制原则本文件在制定工作中遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。本文件在结构编写和内容编排等方面依据准编写规则第1部分：术语》进行编写。在确定本文件术语、缩略语和定义时，综合考虑，充分体现了术语标准的正确性、科学性和严谨性。在确定本标准主要技术性能指标时，综合考虑生产企业的能力、主机应用企业和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。2、标准主要内容本标准规定了农业机械北斗自动驾驶系统的术语和定义、系统要求、测试要求、故障及处理。本文件适用农业机械北斗导航自动驾驶系统的设计、研制、检验和应用。3、各性能指标的确定依据本标准内容的确定主要考虑了自动驾驶系统在国内农业生产上的应用情况，国内外供应商产品的性能状况，国内农业技术发展趋势等因素。安全要求依据GB/T39521-2020《农业拖拉机和自走式机械的自动导航系统安全要求》的要求，根据国内主流产品的技术水平确定。功能要求根据国内主流产品的特点、技术水平以及实际应用需求确定。主要性能指标依据GB/T37164—2018《自走式农业机械导航系统作业性能要求及评价方法》、DGT157—2023《农业机械北斗导航辅助驾驶系统》、GB/T42576—2023《北斗全球卫星导航系统（GNSS）高精度片上系统（SoC）技术要求及测试方法》等标准的要求，根据国内主流产品的性能，经试验验证后确定。水平定位、直线作业性能性能依据DGT157—2023《农业机械北斗导航辅助驾驶系统》、GB/T42576—2023《北斗全球卫星导航系统（GNSS）高精度片上系统（SoC）技术要求及测试方法》，根据国内主流产品的性能，经试验验证后确定。曲线作业、车速和机具控制、环境感知、作业质量依据国内主流产品的性能，经试验验证后确定。主要性能的试验方法依据DGT157—2023《农业机械北斗导航辅助驾驶系统》、GB/T42576—2023《北斗全球卫星导航系统（GNSS）高精度片上系统（SoC）技术要求及测试方法》等标准，借鉴行业技术研究成果，经试验验证后确定。4、解决的主要问题本标准首次制定。本标准的制定，充分纳入和反映了当今农业机械北斗导航辅助驾驶系统的新产品、新技术、新工艺的先进技术成果。本文件属于创新标准，体现新技术，填补了农业机械北斗导航辅助驾驶系统标准的技术空白，为农业机械北斗导航辅助驾驶系统的质量评价提供了技术支撑，为指导和规范农业机械北斗导航辅助驾驶系统的应用设计、试验、产品验收提供了依据，有利于提高产品的技术性能、安全可靠性及环保性能，提高自动驾驶产品机组的生产与运行安全。该标准的制定可解决下列问题：1）对自动驾驶系统，按功能设定不同级别；2）对于自动驾驶智能化产品，制定专门的流程对机组性能进行鉴定和认定。3）有效推动技术进步和行业健康发展。三、主要试验（或验证）情况北京合众思壮科技股份有限公司、潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司、中国科学院空天信息创新研究院、中国一拖集团有限公司分别对L2、L3、L4不同级别的自动辅助驾驶系统（试验）产品进行了性能试验，对试验方法、性能指标进行了验证，通过试验验证改进完善了试验方法，从试验结果看作业性能指标满足本标准的规定。自动辅助驾驶系统主要技术指标的试验验证结果如下：1、L1直线作业精度测试试验a)试验场景时间：2024.1.10-2024.1.26测试条件：水泥地面农机型号：东方红504软件版本：显控：V2.2.0.24011001；GNSS板卡：R4.10Build11491；ECU：V4.3.000A_xa240104；方向盘：V3.7；IMM1：2.0.4_2差分数据源：慧农网络差分b)试验结果表1L1直线作业精度主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果（Xtrack的均方根值和Max/min偏差值）东方红504编码器电动方向盘+内置IMU东方红504编码器电动方向盘+外置IMU东方红504电动方向盘模式2+内置IMU东方红504电动方向盘模式2+外置IMU1直线作业精度参考标准：DGT157—20235km/h≤2.5cm0.58cm3.1/-1.2cm0.4cm1.1/-1.1cm0.8cm1.8/-0.3cm0.41cm1.8/-1.1cm8km/h0.72cm2.6/-2.1cm0.67cm1.3/-2.7cm0.86cm2.2/-0.7cm0.94cm1.1/-3.5cm12km/h1.69cm1.8/-4.8cm1.45cm2/-3.4cm0.95cm2.3/-1.5cm1.19cm1.5/-2.7cm2、L2直线作业精度测试试验a)试验场景时间：2024.1.10-2024.1.26测试条件：水泥地面农机型号：东方红504软件版本：显控：V2.2.0.24011001；GNSS板卡：R4.10Build11491；ECU：V4.3.000A_xa240104；方向盘：V3.7；IMM1：2.0.4_2差分数据源：慧农网络差分b)试验结果表2L2直线作业精度主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果东方红504偏差值1直线作业精度参考标准：DGT157—20230.2km/h≤2.5cm±1cm以内0.3km/h±1cm以内0.4km/h±1cm以内3、L2曲线作业精度、地头掉头后初始对行偏差测试试验a)试验场景时间：2024.10.08测试条件：较为平坦的试验地块农机型号：东方红1204软件版本：显控：RinoTrack_International_R2.2.0.24070201.apk；GNSS板卡：6.0Aa05c；ECU：V4.3.000F_xa240929GNSS；EW2：V4.5；陀螺：V2.0.13差分数据源：千寻Ntripb)试验结果表3L2曲线作业精度、地头掉头后初始对行偏差测试主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果东方红12041#东方红12042#东方红12043#1曲线作业精度α:60R:25mLs:25m5.3.12.5km/h<7.5cm0.56cm0.61cm0.63cm10km/h2.62cm2.6cm2.54cmα:70R:25mLs:20m2.5km/h0.61cm0.73cm0.69cm10km/h2.84cm2.69cm3.1cmα:80R:25mLs:20m2.5km/h0.7cm0.7cm0.74cm10km/h2.85cm2.6cm2.96cm2地头掉头后初始对行偏差5.3.2<20cm<5cm<5cm<5cm注：α为标准作业曲线中圆弧两侧缓和曲线构成的偏转角，Ls为缓和曲线的长度，R为圆弧半径。4、L3对地车速控制精度、平均制动加速度测试试验a)试验场景地点：黑龙江省双鸭山市友谊县友谊农场5分厂2队测试条件：平坦直线水泥路面，路面长4km，宽8m农机型号：潍柴雷沃P2404CVT拖拉机导航型号：潍柴雷沃3代导航天气：晴b)试验结果表4L3对地车速控制主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果P2404标准差P2404百分比1对地车速控制精度5.3.3V:4km/hT:60s<10%或<0.5km/h，两者取较大值0.048km/h1.20%V:8km/hT:80s0.083km/h1.04%V:12km/hT:40s0.114km/h0.95%V:16km/hT:60s0.177km/h1.11%V:20km/hT:45s0.183km/h0.92%V:24km/hT:40s0.241km/h1.00%V:28km/hT:45s0.497km/h1.78%V:32km/hT:50s0.658km/h2.06%V:36km/hT:32s0.565km/h1.57%V:40km/hT:21s0.771km/h1.93%注：V为设定速度，T为试验时长。表5L3平均制动加速度主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果P2404挂空挡制动时间P2404挂空挡平均制动加速度1平均制动加速度5.3.4V=4km/h平均制动加速度≥0.5m/s22s0.556m/s2V=8km/h3.5s0.635m/s2V=12km/h5.5s0.606m/s2V=16km/h6.5s0.684m/s2V=20km/h7.8s0.712m/s2V=24km/h9s0.714m/s2V=28km/h12s0.648m/s2V=32km/h14s0.635m/s25、L3机具控制测试试验a)试验场景时间：2024.10.17地点：山东省潍坊市坊子区潍柴雷沃智慧农业示范基地测试条件：较为平坦的试验地块农机型号：潍柴雷沃GK120导航型号：潍柴雷沃3代导航天气：阴b)试验结果表6L3机具控制主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果GK120作业状态至非作业状态GK120非作业状态至作业状态1机具控制5.3.5≤5s4.6s4.5s6、L4感知、作业覆盖率、远程管理测试试验a)试验场景时间：2024.09.29测试条件：试验田间地块农机型号：LY1104-C、LF2204障碍物类型：标准三角反射器b)试验结果表7L4感知、作业覆盖率、远程管理主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果LY1104-C1#LY1104-C2#LF22041#LF22042#1前向感知距离5.3.61km/h4.3e)1)37m40m41m38m5km/h38m39m40m39m10km/h40m37m38m39m2横向感知距离5.3.61km/h4.3e)1)26m27m24m26m5km/h24m22m26m23m10km/h23m24m25m27m3作业覆盖要求5.3.74.3e)2)10.5m10.5m11m11m44G或以上移动通信技术行标（农机北斗定位监测终端技术要求与试验方法）支持符合符合符合符合5数据上报传输时间间隔≤5s≤2s≤2s≤2s≤2s6设备静态上传数据丢包率≤0.8%未测7数据断点续传支持无此功能注：LY1104-C最小转弯半径6.5m，作业幅宽2.3m；LF2204最小转弯半径6.6m，作业幅宽3.0m。c)主要试验（或验证）情况分析`覆盖率目前无法准确计算，其与地块大小等有关，地块越大，覆盖率越高；表中所列结果为两款车作业时需要的地头留白距离，由于拖拉机所挂接农具幅宽各异，经过计算带播种机、旋耕机等较宽的农具时可以满足标准要求，但是带反转犁、筑耕机等较窄的农机时不满足标准要求。另外，如果有二次收边路径规划，这个覆盖率定义可能会有问题。7、L4感知测试试验a)试验场景地点：山东邹平焦桥镇刘道口村无人农场示范基地激光雷达：禾赛16线激光雷达相机：森云测试场地：水泥硬质路面，路宽约12m导航型号：BDSMART（中国科学院空天信息创新研究院自研）天气：阴b)试验结果表8L4感知主要技术指标试验验证结果序号试验项目试验方法性能要求试验结果雷沃P12041前向感知距离5.3.61km/h4.3e)1)18.47m5km/h17.91m10km/h18.73m2横向感知距离5.3.61km/h4.3e)1)4.55m5km/h4.82m10km/h4.79m注：转运宽度为2m，1km/h、5km/h、10km/h下的制动距离分别为0.2m、3m、6m。四、标准中涉及专利的情况本文件不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况本文件的制定，充分纳入和反映了当今农业机械北斗导航自动驾