[發明專利]基于衛星和視覺融合的導航偏差感知及其信息獲取方法

在審

• 申請號: 202110085495.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112684483A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 殷程;馬锃宏;杜小強;張國鳳
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45;G01S19/37
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

本發明涉及導航技術領域。目的是提出一種基于衛星和視覺融合的導航偏差感知系統及其信息獲取方法，以提高數據綜合利用率以及導航偏差信息獲取的精度和可靠性。技術方案是：基于衛星和視覺融合的導航偏差感知系統，其特征在于：該系統包括用于接收衛星信號的衛星天線、處理衛星數據的接收機、用于采集圖像的相機以及用于圖像處理和信息融合的控制器；所述衛星接收機上設有接收云基站信號的無線模塊；所述衛星接收機連接兩個衛星天線；所述控制器分別連接衛星接收機與相機。

技術領域

本發明涉及導航技術領域，具體涉及一種基于衛星和視覺融合的導航偏差感知系統及其信息獲取方法。

背景技術

隨著精準農業的發展，導航越來越廣泛應用于現代農業生產的各個環節中。在農業生產的“耕、種”環節，由于田間無農作物作參照，因此多采用衛星導航。在農業生產的“管、收”環節，由于田間存在農作物，機具末端需要與農作物實時保持固定相對位置以避免作業過程中傷害農作物，因此多采用視覺導航。導航是農機自主作業的前提基礎，導航精度直接影響農機作業精度和效果。導航偏差信息獲取作為導航系統的前端，是后端導航控制的信息輸入來源，直接影響導航精度。在農業復雜非結構環境下，天氣、光照、農作物差異、農田土壤、農田雜草等因素都會對視覺導航偏差信息獲取造成影響。

發明內容

本發明的目的是為了解決農田復雜環境下單一導航信息易受干擾、不準確的問題，提出一種基于衛星和視覺融合的導航偏差感知系統及其信息獲取方法，以提高數據綜合利用率以及導航偏差信息獲取的精度和可靠性。

本發明的技術方案是：

基于衛星和視覺融合的導航偏差感知系統，其特征在于：該系統包括用于接收衛星信號的衛星天線、處理衛星數據的接收機、用于采集圖像的相機以及用于圖像處理和信息融合的控制器；所述衛星接收機上設有接收云基站信號的無線模塊；所述衛星接收機連接兩個衛星天線；所述控制器分別連接衛星接收機與相機。

基于衛星和視覺融合的導航偏差信息獲取方法，包括以下步驟：

1)根據前期“耕、種”環節的衛星導航作業情況，在系統中設置存儲導航參考A、B點位置及導航誤差dz，設置存儲視場區域高度h；

2)計算衛星導航參考線和視覺導航參考線的最大夾角△θm；

3)實時獲取衛星定位坐標，參照衛星導航參考線AB，計算衛星導航偏差：移動平臺參考點到衛星導航參考線AB的距離為衛星導航偏距d₁，移動平臺縱向中心線與衛星導航線AB的夾角為衛星導航偏角θ₁；

4)相機觸發采集作物圖像，經過圖像處理，在相機坐標系中確定視覺導航參考線CD；

5)將視覺導航參考線CD經過坐標轉換放入大地坐標系中記為C’D’；

6)計算視覺導航偏差：移動平臺參考點到視覺導航參考線C’D’的距離為視覺導航偏距d₂，移動平臺縱向中心線與視覺導航參考線C’D’的夾角為視覺導航偏角θ₂；

7)若AB與C’D’夾角屬于[0，△θm]，則最終導航偏差即為視覺導航偏差，最終導航偏距為d₂，最終導航偏角為θ₂；

8)若AB與C’D’夾角不屬于[0，△θm]，按導航偏差數據可信度計算方法，計算衛星導航偏距可信度P_d1、視覺導航偏距可信度P_d2、衛星導航偏角可信度P_θ1、視覺導航偏角可信度P_θ2，則最終導航偏距為(d₁ P_d2+d₂ P_d1)，最終導航偏角為(θ₁P_θ2+θ₂P_θ1)。