[發明專利]無人農機導航方法、設備、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202210635783.5
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN115683102A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 劉成;張爽娜;董啟甲;田潤;孫強;孫永欽;熊煒;王云飛;王小桐
• 申請（專利權）人: 北京眸星科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種無人農機導航方法、設備、裝置及存儲介質，方法包括：確定設置在無人農機行駛路徑上或行駛路徑的兩側的圖形指示牌的特征角點的大地坐標；在無人農機行駛過程中定位得到該無人農機的大地坐標，采集周邊環境圖像，利用圖像邊緣檢測技術，提取所述周邊環境圖像中圖案的邊緣輪廓，由此識別所述周邊環境圖像中圖案的頂點，將所述頂點作為特征角點，計算得到所述特征角點的像素坐標；利用特征角點的大地坐標和像素坐標，對無人農機的大地坐標進行修正和標定。該方法能夠在不依賴車載RTK設備和技術的情況下，利用計算機視覺技術對無人農機位置坐標進行修正，實現厘米級無人農機高精度定位，降低了設備成本，提高了定位和導航精度。

技術領域

本發明涉及計算機視覺及輔助自動駕駛領域。更具體地，涉及一種基于無人農機導航方法、設備、裝置及存儲介質。

背景技術

我國是農耕大國，耕地面積廣大，占世界耕地面積的7％。然而，相比歐美等發達國家，我們目前農業機械化程度依然相對較低，工業發展程度有待提高。同時，隨著城市化進程的深入，越來越多的農村年輕勞動力離開鄉土進城務工，從而導致農村年輕勞動力的不斷減少，這為農業作業和農村經濟帶來了很大的沖擊。因此，無人農機近年來已成為自動駕駛(無人駕駛)技術的重要落地場景之一。在自動駕駛技術的支持下，農機能夠實現自動化翻地、整平、播種、收割等多樣化作業，極大地彌補年輕勞動力和專業駕駛機手缺乏的不足，對提升農耕作業效率和自動化水平具有重要意義。

出于精準作業的需求，無人農機對導航定位的精度需求很高，一般需要利用在無人農機上裝載實時動態(RTK,Real-Time Kinematic)載波相位差分測量設備，通過RTK技術來獲得和保持厘米級高精度定位能力，從而為農機的行駛、控制、路徑規劃等操作提供基礎。然而，目前RTK設備在農耕中的廣泛應用仍存在限制。首先，RTK的使用成本依然較高。在使用第三方商業服務時，用戶需要為此支付不菲的設備費和服務費，當農機設備數量較多時，這一成本開支將更加顯著。其次，在很多偏遠地區，目前仍無法實現RTK服務覆蓋。此時，若用戶自行架設RTK基準站和通信設施，則需要自行進行建設和維護，從而帶來人力和設備成本的增加。因此，如何獲得精確、可靠、成本可控的高精度位置基準，已成為目前無人農機規模化應用的突出痛點之一。

發明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本公開提供了一種無人農機導航方法、設備及存儲介質，用于在不依賴車載RTK設備和技術的情況下，實現無人農機的精確、可靠的導航定位。

本發明實施例提供一種無人農機導航方法，該方法包括：確定設置在無人農機行駛路徑上或行駛路徑的兩側的圖形指示牌的特征角點的大地坐標；在無人農機行駛過程中定位得到該無人農機的大地坐標，采集周邊環境圖像，利用圖像邊緣檢測技術，提取所述周邊環境圖像中圖案的邊緣輪廓，由此識別所述周邊環境圖像中圖案的頂點，將所述頂點作為特征角點，并計算得到所述特征角點的像素坐標；利用所述特征角點的大地坐標和像素坐標，對所述無人農機的大地坐標進行修正和標定。

優選的，確定設置在無人農機行駛路徑上或行駛路徑的兩側的圖形指示牌的特征角根據權利要求1所述的方法，點的大地坐標包括：利用RTK高精度接收機在一段時間內靜態測量采集所述圖形指示牌的坐標位置，對所述一段時間采集的所述圖形指示牌的坐標位置取均值，計算得到所述圖形指示牌的所述特征角點的大地坐標。

優選的，利用圖像邊緣檢測技術，提取所述周邊環境圖像中圖案的邊緣輪廓包括計算所述周邊環境圖像中圖案的梯度與角度；對所述梯度進行非極大值抑制；使用雙閾值對圖案的邊緣進行連接，直至提取出圖案的完整的邊緣輪廓。

優選的，計算所述周邊環境圖像中圖案的梯度與角度包括：根據以下公式計算所述周邊環境圖像中圖案的梯度與角度，其中，x為所述周邊環境圖像中圖案的像素點的橫坐標，y為所述周邊環境圖像中圖案的像素點的縱坐標，f為所述周邊環境圖像中圖案的灰度值，為所述周邊環境圖像中圖案的所有像素點計算形成的角度矩陣。