[發(fā)明專利]一種基于無人駕駛技術(shù)的耕整機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711086059.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN107885205A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜麗紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京勇搏科技有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;A01B3/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于無人駕駛技術(shù)的耕整機(jī)，其特征在于，包括：

多個(gè)置于待處理農(nóng)田的邊角處的邊界標(biāo)記發(fā)射器；

多個(gè)置于待處理農(nóng)田的障礙區(qū)域的障礙標(biāo)記發(fā)射器；

安裝于無人駕駛耕整機(jī)的圖像獲取單元、地形聲吶檢測單元、聲音采集處理模塊、信號(hào)接收器、信號(hào)處理模塊、執(zhí)行部件；

所述邊界標(biāo)記發(fā)射器和障礙標(biāo)記發(fā)射器用于將各自的位置信號(hào)發(fā)送給所述信號(hào)接收器；所述邊界標(biāo)記發(fā)射器和障礙標(biāo)記發(fā)射器均包括GPS定位系統(tǒng)和信號(hào)發(fā)射模塊；所述GPS定位系統(tǒng)用于得到所述邊界標(biāo)記發(fā)射器和障礙標(biāo)記發(fā)射器所在的位置信號(hào)，并通過所述信號(hào)發(fā)射模塊將所述位置信號(hào)發(fā)射出去；

所述信號(hào)接收器用于接收到每一個(gè)邊界標(biāo)記發(fā)射器和障礙標(biāo)記發(fā)射器的位置信號(hào)并發(fā)送給所述信號(hào)處理模塊；

所述圖像獲取單元用于獲取耕地區(qū)域和非耕地區(qū)域圖像并生成耕地邊界位置數(shù)據(jù)發(fā)送給信號(hào)處理模塊；

所述地形聲吶檢測單元用于通過多波束同時(shí)獲得回波圖像和地形高程數(shù)據(jù)，根據(jù)地形高程數(shù)據(jù)構(gòu)建地形高程模型；

所述聲音采集處理模塊用于實(shí)時(shí)采集耕整機(jī)運(yùn)行時(shí)的聲音信號(hào)，并將當(dāng)前聲音信號(hào)與正常耕地時(shí)的標(biāo)定聲音信號(hào)作比對(duì)；若當(dāng)前聲音信號(hào)與標(biāo)定聲音信號(hào)在閾值范圍外，則向所述信號(hào)處理模塊發(fā)送耕整機(jī)未耕地信號(hào)；若當(dāng)前聲音信號(hào)與標(biāo)定聲音信號(hào)在閾值范圍內(nèi)，則向所述信號(hào)處理模塊發(fā)送耕整機(jī)正常耕地信號(hào)；

所述信號(hào)處理模塊用于根據(jù)接收到的邊界標(biāo)記發(fā)射器發(fā)送的位置信號(hào)、障礙標(biāo)記發(fā)射器發(fā)射的位置信號(hào)、地形聲吶檢測單元發(fā)送的地形高程數(shù)據(jù)構(gòu)建待處理農(nóng)田的邊界區(qū)域、障礙區(qū)域及實(shí)時(shí)更新的待處理農(nóng)田區(qū)域三維地形模型，并根據(jù)耕地邊界位置規(guī)劃行車路線，并將行車路線發(fā)送給所述執(zhí)行部件；

所述執(zhí)行部件根據(jù)行車路線及車輛位置控制車輛運(yùn)行，并且控制耕整機(jī)的耕整犁運(yùn)行或關(guān)閉；

在車輛運(yùn)行過程中，所述信號(hào)處理模塊根據(jù)耕整機(jī)未耕地信號(hào)或耕整機(jī)正常耕地信號(hào)調(diào)整耕整機(jī)是否停止耕地。

2.如權(quán)利要求1所述基于無人駕駛技術(shù)的耕整機(jī)，其特征在于，所述圖像獲取單元通過以下方法獲取獲取耕地區(qū)域和非耕地區(qū)域圖像并生成耕地邊界位置：

步驟一、耕地過程中實(shí)時(shí)拍攝待處理處理農(nóng)田，獲取源圖像；

步驟二、建立灰度直方圖統(tǒng)計(jì)圖像灰度分布，通過分段灰度線性變換增強(qiáng)圖像對(duì)比度后，使用高斯濾波進(jìn)行平滑處理，完成圖像的預(yù)處理；

步驟三、獲取源圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值以及圖像的灰度區(qū)間；

步驟四、根據(jù)每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值、灰度區(qū)間和所述確定的個(gè)數(shù)，計(jì)算每個(gè)分割閾值的數(shù)值，根據(jù)每個(gè)分割閾值的數(shù)值，確定位于前景圖像的邊界上的像素點(diǎn)，以確定圖像中的前景圖像的圖像邊界；

步驟五、使用Canny算子完成圖像邊緣特征點(diǎn)的提取；

步驟六、通過地形聲吶檢測單元建立的地形高程模型和圖像邊緣特征點(diǎn)確定精細(xì)圖像邊界。

3.如權(quán)利要求1所述基于無人駕駛技術(shù)的耕整機(jī)，其特征在于，所述執(zhí)行部件包括與信號(hào)處理模塊電性連接的車輛方向控制單元、車輛油門控制單元、車輛剎車控制單元和耕整犁控制單元；

所述車輛方向控制單元具有一方向控制模塊及由該方向控制模塊控制的車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該方向控制模塊與信號(hào)處理模塊連接，用于根據(jù)圖像獲取單元生成的耕地邊界位置及信號(hào)處理模塊構(gòu)建的待處理農(nóng)田的邊界區(qū)域和障礙區(qū)域控制車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動(dòng)作；

所述車輛油門控制單元包括一車輛油門控制模塊及與該車輛油門控制模塊連接的節(jié)氣門行程檢測模塊、節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述車輛油門控制模塊與信號(hào)處理模塊連接，所述油門控制模塊用于獲取節(jié)氣門行程檢測模塊的檢測結(jié)果，根據(jù)圖像獲取單元生成的耕地邊界位置及信號(hào)處理模塊構(gòu)建的待處理農(nóng)田的邊界區(qū)域、障礙區(qū)域、待處理農(nóng)田區(qū)域三維地形模型控制節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作；

所述車輛剎車控制單元包括一制動(dòng)單元及與該制動(dòng)單元連接的燃油控制閥、剎車器，所述制動(dòng)單元與信號(hào)處理模塊連接，用于根據(jù)信號(hào)處理模塊構(gòu)建的待處理農(nóng)田的邊界區(qū)域、障礙區(qū)域、待處理農(nóng)田區(qū)域三維地形模型控制燃油控制閥的開合及剎車器的動(dòng)作；

所述耕整犁控制單元用于接收信號(hào)處理模塊發(fā)送的耕整犁開啟或關(guān)閉信號(hào)，控制耕整犁的運(yùn)行或關(guān)閉。

4.一種無人駕駛耕地方法，其特征在于，包括：

步驟一、信號(hào)處理模塊根據(jù)接收到的邊界標(biāo)記發(fā)射器發(fā)送的位置信號(hào)、障礙標(biāo)記發(fā)射器發(fā)射的位置信號(hào)構(gòu)建待處理農(nóng)田的邊界區(qū)域和障礙區(qū)域；

步驟二、信號(hào)處理模塊根據(jù)接收到的地形聲吶檢測單元發(fā)送的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)構(gòu)建待處理農(nóng)田前景區(qū)域的三維地形模型；

步驟三、信號(hào)處理模塊根據(jù)待處理農(nóng)田的邊界區(qū)域面積設(shè)定無人駕駛耕整機(jī)的基準(zhǔn)耕地速度，并根據(jù)三維地形模型設(shè)定速度極限閾值；

步驟四、信號(hào)處理模塊根據(jù)邊界標(biāo)記發(fā)射器和障礙標(biāo)記發(fā)射器的位置信號(hào)規(guī)劃行車路線，并根據(jù)基準(zhǔn)耕地速度和速度極限閾值控制執(zhí)行部件進(jìn)行耕地作業(yè)；

步驟五、信號(hào)處理模塊根據(jù)耕地區(qū)域和非耕地區(qū)域圖像生成的耕地邊界位置，控制執(zhí)行部件由耕地完成區(qū)域轉(zhuǎn)向非耕地區(qū)域，信號(hào)處理模塊重新規(guī)劃行車路線并控制執(zhí)行部件進(jìn)行耕地作業(yè)。