[發(fā)明專利]一種噴霧機械組合導航方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310086825.5
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103196441A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 魏新華;白敬
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發(fā)明涉及導航定位技術領域，尤其是一種噴霧機械組合導航方法和系統(tǒng)。

背景技術

DGPS導航能夠輸出高更新率的導航數據，提高GPS導航精度，能增強系統(tǒng)的抗干擾性、穩(wěn)定性、可用性和完整性。但是由于GPS容易受到外界環(huán)境的干擾，且動態(tài)性能差，要得到連續(xù)可靠的定位信息就必須依賴其它手段。普通GPS導航系統(tǒng)精度低、亞米級精度不能滿足農業(yè)需求，而高精度的價格昂貴。慣性導航不僅能夠提供載體位置速度參數，還能提供載體的三維姿態(tài)參數，是完全自主的導航方式，在各個領域應用廣泛。但是，慣性導航難以克服的缺點是其導航定位誤差隨時間累加，難以長時間獨立工作。DGPS慣性組合導航系統(tǒng)既保持了二者的優(yōu)點，又防止了導航定位誤差隨時間的積累，能提高導航系統(tǒng)的整體性能。機器視覺導航技術能根據攝像機對周圍環(huán)境實時探測的信號，規(guī)劃出所需路徑，并能夠沿著該路徑，移動到預定目標處進行作業(yè)。而作物的等間距平行種植有利于精確導航的實現。噴霧機械均勻施藥，霧滴粒徑較小、易蒸發(fā)，不易辨別農藥未噴灑和已噴灑的邊界位置。多行連續(xù)噴灑時，重噴、漏噴現象嚴重，不利于植物的生長。如何精準定位噴幅邊界是實現精確施藥的關鍵問題。

農業(yè)機械裝載導航系統(tǒng)有利于特定位置的精確定位。ZL200710028875.2公布了“一種農業(yè)機械導航的組合定位方法”，首先采用偽距差分GPS傳感器測量得到農業(yè)機械初步定位的位置值，然后采用電子羅盤和微機械陀螺傳感器對農業(yè)機械的航向角度進行測量，融合兩種信息，獲得農業(yè)機械定位和航向角度信息的精確估計。ZL201110096896.4公布了一種“基于GPS和機器視覺的組合導航定位系統(tǒng)及方法”，GPS定位裝置，用于對導航車進行GPS定位，獲得導航車的位置坐標、航向角度、以及行駛速度，并發(fā)送至融合定位裝置；機器視覺定位裝置，用于采集導航路徑上的農田圖像，對采集到的圖像進行圖像處理，提取導航路徑，得到導航路徑中已知點的位置坐標，并發(fā)送至融合定位裝置；融合定位裝置，用于對來自所述GPS定位裝置以及機器視覺定位裝置的信息進行空間配準和時間配準，并進行濾波處理，得到最終定位信息。ZL200610089594.3公布了一種“棉花噴藥機導航路徑識別方法”采用視覺系統(tǒng)和計算機采集圖像并處理，實現自動識別、定點、定量噴藥。以上系統(tǒng)都能實現農業(yè)機械的精確定位，而且可以應用到噴桿噴霧機，但無法實現噴桿噴霧機噴幅邊界的精確拼接，導致噴桿噴霧機重噴、漏噴、越界噴等現象。

發(fā)明內容

針對現有技術中噴霧機重噴、漏噴、越界噴等缺陷，本發(fā)明提供一種噴霧機械組合導航方法及系統(tǒng)，通過集成GPS慣性導航裝置、噴幅邊界導航裝置和作物行導航裝置采集的信息，調整噴桿噴霧機位置，實現精確噴霧，防止重噴、漏噴、越界噴等現象，具體技術方案如下：

一種噴霧機械組合導航系統(tǒng)，由噴桿噴霧機、泡沫劑噴灑裝置和導航系統(tǒng)組成，其特征在于：所述導航系統(tǒng)包括與車載計算機直接相連的DGPS慣性組合導航裝置、噴幅邊界機器視覺導航裝置和作物行機器視覺導航裝置，所述噴霧機的噴桿懸掛于可移動動力機械3后方，用于采集作物行信息圖像的攝像頭A4安裝在可移動動力機械3的車輪上方，采集噴幅邊界信息的攝像頭B2和攝像頭C6安裝在噴桿兩端，泡沫劑噴灑裝置A1和泡沫劑噴灑裝置B7分別安裝在所述噴桿上，并分別位于攝像頭B2和攝像頭C6的正下方。

所述可移動動力機械3包括拖拉機、汽車、三輪車等。

所述噴幅邊界機器視覺導航裝置包括：圖像采集模塊，用于采集泡沫軌跡圖像；圖像處理模塊，對圖像采集模塊采集到的圖像進行處理，提取泡沫軌跡，并發(fā)送至車載計算機。

所述作物行機器視覺導航裝置包括：圖像采集模塊，用于采集田間作物行圖像；圖像處理模塊，對圖像采集模塊采集到的圖像進行處理，提取作物行中心線，獲得軌跡偏離信息，并發(fā)送至車載計算機。

基于所述噴霧機械組合導航系統(tǒng)的噴霧機械組合導航方法，包括以下步驟：?

第一步：利用DGPS慣性組合導航裝置對噴桿噴霧機定位，采集噴桿噴霧機初步位置信息，并發(fā)送至車載計算機；

第二步：利用噴幅邊界機器視覺導航裝置采集泡沫軌跡圖像，對采集到的圖像進行處理，提取泡沫軌跡信息，并發(fā)送至車載計算機；

第三步：利用作物行機器視覺導航裝置采集作物行位置圖像，對采集到的圖像進行處理，提取軌跡偏離信息，并發(fā)送至車載計算機；

第四步：利用車載計算機對來自所述DGPS慣性組合導航裝置、噴幅邊界機器視覺導航裝置和作物行機器視覺導航裝置所采集的信息進行集成，實現噴桿噴霧機的精確導航。