[發明專利]基于農田環境感知的農機無人駕駛導航方法

有效

• 申請號: 201711268681.X
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108089185B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張瑞宏;奚小波;金亦富;張劍峰;單翔;蔡廣林;孫福華;葉偉偉;史揚杰;馬國梁
• 申請（專利權）人: 南京沃楊機械科技有限公司
• 主分類號: G01S13/86
• 分類號: G01S13/86;G01S13/931
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 沈良菊

本發明提供了農機控制技術領域內的一種基于農田環境感知的農機無人駕駛導航方法，具體包括以下步驟，步驟1：農機作業前，對攝像機進行標定，將雷達和視覺信息在空間上融合；步驟2：農機作業時，距離檢測裝置一檢測雷達與地面間的高度變化，距離檢測裝置二檢測攝像機與地面間的高度變化，實時調整雷達與攝像機坐標的轉換，使雷達與攝像機在空間上同步；步驟3：工控機解算接收到的毫米波雷達數據，確定有效目標，確定最危險目標，同步采集攝像機圖像；步驟4：根據雷達信息判斷最危險目標狀態，工控機根據運動狀態規劃行走路徑，根據雷達與攝像機采集到的最危險目標的圖像數據，判斷最危險目標的類型，導航箱控制農機做相應的動作；本發明中數據融合精度高，提高識別障礙物的準確度。

技術領域

本發明涉及一種無人駕駛中的環境感知方法，特別涉及一種農機無人駕駛中的農田環境感知方法。

背景技術

精準農業技術被認為是21世紀農業科技發展的前沿，是科技含最高、集成綜合性最強的現代農業生產管理技術之一。精準農業技術根據空間變異，定位、定時、定量的實施一套現代化農事操作技術與管理的系統，是信息技術與農業生產全面結合的一種新型農業技術。

精準農業的應用于快速發展，能夠充分挖掘農田最大的生產潛力、合理利用水肥資源、減少環境污染，大幅度提高農產品產量和品質。

發展精準農業技術是解決我國農業由傳統農業向現代化農業發展過程中所面臨的確保農產品總量、調整農業產業結構、改善農產品品質和質量、資源嚴重不足且利用率低、環境污染等問題的有效解決方式，也是中國農業現代化發展與轉型升級的必經之路。

衛星導航技術是精準農業技術的基本組成之一，使農機實現自動行駛，農機作業前只需要設定好參數后，導航系統便引導農機進入自動作業模式，開始進行直線耕作。在農機自動導航的過程中，農田的環境惡劣且復雜，大型的農田里可能會存在電線桿、田埂、土丘、牲畜以及隨時出現的勞作人員等，這些因素都為無人駕駛農機的實現提出了新的挑戰。現有技術中，使用衛星導航技術可以實現農機在農田里自動行走，但是農機無法準確識別農機前方的障礙物，即農機無法感應農田環境，更不用說根據感知到的農田環境自動做停車等待還是繼續行駛等處理，農機作業時必須得有駕駛員輔助操控農機的動作，一不注意，農機就會與前方障礙物碰撞；因此迫切需要研究出一套基于農田環境感知的導航控制方法使無人駕駛的農機具備對周邊環境進行感知的能力，一旦遇到上述農田中存在電線桿、田埂、土丘、牲畜以及隨時出現的勞作人員等情況，能夠及時采取停車等待、避障等應急處理。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足之處，解決現有技術中無人駕駛的農機無法感知農田環境的技術問題，提供一種用于農機無人駕駛的農田環境感知方法，本發明實現了農田環境的感知，感知精度高，識別農機前方障礙物的準確度高，提高農機無人駕駛時的可靠性。

本發明的目的是這樣實現的：一種基于農田環境感知的農機無人駕駛導航方法，具體包括以下步驟，

步驟1：農機作業前，對攝像機進行標定，攝像機空間坐標變換，再對雷達視覺聯合標定，使得雷達和視覺信息在空間上融合；

步驟2：農機作業時，距離檢測裝置一實時檢測雷達與地面間的高度變化△h_st，距離檢測裝置二實時檢測攝像機與地面間的高度變化△h_ct，工控機進行數據處理實時調整雷達與攝像機坐標的轉換關系，使雷達與攝像機在作業條件下實現在空間上的同步；

步驟3：工控機解算接收到的毫米波雷達數據，確定有效目標，選出農機作業前方雷達感興趣的區域，確定最危險目標，同步進行攝像機圖像的采集；

步驟4：根據雷達的信息判斷出最危險目標的運動狀態，工控機根據最危險目標的運動狀態規劃農機行走路徑，根據雷達與相機采集到的最危險目標的圖像數據，判斷出最危險目標的類型，工控機將解析出來的動作指令傳輸給導航箱，導航箱控制農機做相應的動作；