[發(fā)明專利]一種面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811003746.2
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109115223A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏新華;吉鑫;崔冰波
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/18;G01C21/16;G01C21/06;G01C21/08
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1.一種面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊、北斗導(dǎo)航模塊、慣性導(dǎo)航模塊、視覺導(dǎo)航模塊、路徑規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、綜合環(huán)境感知模塊和導(dǎo)航模式切換模塊；

所述激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊、北斗導(dǎo)航模塊、慣性導(dǎo)航模塊和視覺導(dǎo)航模塊的輸出端并列設(shè)置且均與數(shù)據(jù)管理模塊相連接；數(shù)據(jù)管理模塊將接收到的信號處理后傳遞給導(dǎo)航模式切換模塊進(jìn)行模式切換；同時，激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊與視覺導(dǎo)航模塊將采集到的環(huán)境感知數(shù)據(jù)傳遞給綜合環(huán)境感知模塊，綜合環(huán)境感知模塊對作業(yè)空間信息進(jìn)行分析，并將數(shù)據(jù)傳遞給路徑規(guī)劃模塊，路徑規(guī)劃模塊將規(guī)劃路徑信息傳出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊采用三維多線激光雷達(dá)，用于空間定位與障礙物檢測，并提供相關(guān)作業(yè)環(huán)境參數(shù)，從而獲得綜合環(huán)境感知數(shù)據(jù)；北斗導(dǎo)航模塊包括衛(wèi)星天線與衛(wèi)星信號接收機(jī)，采用單點(diǎn)北斗進(jìn)行經(jīng)緯度信息定位；慣性導(dǎo)航模塊包含IMU和電子羅盤；所述慣性導(dǎo)航模塊提供航向角度信息與磁偏角信息；視覺導(dǎo)航模塊包括雙目攝像頭，雙目攝像頭進(jìn)行被動信息導(dǎo)航且對環(huán)境無損，用于自然環(huán)境感知與視覺空間同步定位；視覺導(dǎo)航模塊、激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊將采集到的環(huán)境感知數(shù)據(jù)傳遞給綜合環(huán)境感知模塊；綜合環(huán)境感知模塊生成高精度三維地圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)同步單元、數(shù)據(jù)發(fā)送單元和數(shù)據(jù)融合單元；數(shù)據(jù)管理模塊針對各個傳感器數(shù)據(jù)傳輸速率不統(tǒng)一、存在錯誤數(shù)據(jù)幀的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)速率的統(tǒng)一與錯誤數(shù)據(jù)幀的處理，針對組合導(dǎo)航模式中的多傳感器進(jìn)行有效數(shù)據(jù)融合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊、北斗導(dǎo)航模塊、慣性導(dǎo)航模塊、視覺導(dǎo)航模塊為即插即用的便攜組合，且具有統(tǒng)一的硬件與軟件接口；綜合環(huán)境感知模塊進(jìn)行作業(yè)區(qū)域的高精度電子地圖生成；導(dǎo)航模式切換模塊自主作業(yè)模式的選擇與作業(yè)模式的切換；數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步、糾錯、融合、發(fā)送。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)融合單元進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的步驟包括：首先對多個傳感器信號平均值計算，隨后對平均值信號方差估計；權(quán)系數(shù)計算后融合值計算。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述組合導(dǎo)航模式選擇包括：

在地形匹配為大田環(huán)境時，針對衛(wèi)星信號穩(wěn)定且強(qiáng)的信號，選擇單一的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)；

在地形匹配為大田環(huán)境時，針對衛(wèi)星信號弱的情況選取北斗導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航組合模式；

在地形匹配為丘陵環(huán)境時，針對光線良好的情況下選取視覺導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航組合模式；

在地形匹配為丘陵環(huán)境時，針對光線較差情況下選取激光雷達(dá)導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航組合模式；

在地形匹配為密植環(huán)境時，針對結(jié)構(gòu)化種植采取視覺導(dǎo)航；

在地形匹配為密植環(huán)境時，針對非結(jié)構(gòu)化種植采取激光雷達(dá)導(dǎo)航與視覺導(dǎo)航組合模式。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向智能農(nóng)機(jī)的全地形全源組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)管理模塊的工作步驟：識別激光雷達(dá)導(dǎo)航模塊、北斗導(dǎo)航模塊、慣性導(dǎo)航模塊、視覺導(dǎo)航模塊的ID，確定數(shù)據(jù)源；讀取數(shù)據(jù)至緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理；進(jìn)行數(shù)據(jù)可靠性檢測、數(shù)據(jù)異常判斷、數(shù)據(jù)糾錯；數(shù)據(jù)打包校驗(yàn)發(fā)送。