[發明專利]北斗導航的農業機械自動駕駛耕作控制系統及控制方法在審

申請號：	201611192631.3	申請日：	2016-12-21
公開（公告）號：	CN106627753A	公開（公告）日：	2017-05-10
發明（設計）人：	何偉;湯瓊;陳娟;趙延平;趙文龍	申請（專利權）人：	上海華測導航技術股份有限公司
主分類號：	B62D6/00	分類號：	B62D6/00;B62D137/00
代理公司：	上海宣宜專利代理事務所(普通合伙)31288	代理人：	楊小雙
地址：	200233 上海***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	北斗導航農業機械自動駕駛耕作控制系統控制方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及農機導航技術領域，具體涉及北斗導航的農業機械自動駕駛耕作控制系統及控制方法。

背景技術

20世紀90年代以來，“精確農業”技術已被國際農業科技界認為是21世紀實現農業可持續發展的先導性技術之一。農業機械的自動導航是現代智能農業機械的一個重要組成部分，有著廣闊的發展前景。研究自主行走的農業機械實現精確定點投放，從量的角度盡可能減少農用化學物質的使用應該是解決此問題的一個重要途徑和發展方向?，F代化農業機械具備的作業功能將會越來越多，研制農業車輛的自主或輔助導航系統有利于駕駛人員抽出更多的時間去關注駕駛以外的其它操作，以便能夠實現預期的各項作業目標。

傳統的視覺系統的導航控制方面都還依然存在問題，尤其在農業機械方面，比如在圖像處理方面，如何在農田復雜背景下提取出可靠度較高的路徑邊緣，以及自定位中如何調整自身位姿等。因此對農業機械視覺導航技術的研究尤為重要。

精細農業包括定位處方農作和農情信息自動采集，其中定位處方農作要求農業機械可以按照預先規劃好的路徑在田間行走，準確到達目的地并完成既定作業任務。精確導航是實現農業機械自主行走的關鍵技術之一，其定位精度直接影響農業機械進行路徑自動跟蹤的質量。因此，提高導航定位的精度，是改善農業機械路徑跟蹤質量的首要問題。

發明內容

為了解決上述不足的缺陷，本發明提供了北斗導航的農業機械自動駕駛耕作控制系統，具備良好的機動性和靈活性安全性，可以提高導航定位的精度。

本發明提供了北斗導航的農業機械自動駕駛耕作控制系統，包括北斗信號接收機、角度傳感器、電磁閥、差分基準站、自動駕駛儀、視覺傳感器、數據處理系統，所述北斗信號接收機與分別與所述自動駕駛儀、數據處理系統和差分基準站相連，所述自動駕駛儀分別與所述角度傳感器、電磁閥和視覺傳感器相連，所述差分基準站包括測量天線，所述視覺傳感器與所述數據處理系統相連，所述自動駕駛儀包括車載導航儀、車載顯示控制器、電動方向盤控制器，所述電動方向盤控制器與所述電磁閥相連，所述方向盤轉向控制器包括電動方向盤、轉向控制驅動器和方向盤角度傳感器，所述轉向控制驅動器的輸出口與電動方向盤的輸入口連接，電動方向盤的輸出口與方向盤角度傳感器的輸入口連接，方向盤角度傳感器的輸出口與轉向控制驅動器的輸入口連接。

上述的控制系統，其中，還包括參數調試系統，所述參數調試系統用于對角度傳感器標定、電磁閥標定、PID標定、傾角傳感器標定和橫滾角自動標定。

上述的控制系統，其中，所述數據處理系統用于對獲取的圖像信息進行預處理，并對導航基準線的提取，估算農機的位置與和導航基準線之間的相對位姿。

上述的控制系統，其中，所述差分基準站用于收集農業機械在的原始緯度、經度、高度坐標和前進速度，并測量得到農業機械的原始橫滾角度、俯仰角度、橫擺角速度和前進方向加速度。

上述的控制系統，其中，所述視覺傳感器設有三個，視覺傳感器分別安裝在農機最前端機架、農機左右兩側的機架上，安裝在農機左右兩側機架上的視覺傳感器相背設置。

本發明的另一面，北斗導航的農業機械自動駕駛耕作的控制方法，包括以下步驟：

獲取導航區域的圖像信息；

對獲取的圖像信息進行預處理，并對導航基準線的提取，估算農機的位置與和導航基準線之間的相對位姿；

對參數進行調試和標定；

根據自動導航儀和基準站獲取農機的位置坐標和速度信息，車輛按照設定的路徑行走并實時存儲耕作農作物圖像。

上述的控制方法，其中，所述對獲取的圖像信息進行預處理，并對導航基準線的提取，估算農機的位置與和導航基準線之間的相對位姿的步驟包括：

采用導航傳感器組合測量得到農業機械在的原始緯度、經度、高度坐標和前進速度，并測量得到農業機械的原始橫滾角度、俯仰角度、橫擺角速度和前進方向加速度。

本發明具有以下優點：具備良好的機動性和靈活性，可以提高導航定位的精度，可以實現在導航過程中對農機的姿態進行實時調整。