[发明专利]北斗导航的农业机械自动驾驶耕作控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及农机导航技术领域，具体涉及北斗导航的农业机械自动驾驶耕作控制系统及控制方法。

背景技术

20世纪90年代以来，“精确农业”技术已被国际农业科技界认为是21世纪实现农业可持续发展的先导性技术之一。农业机械的自动导航是现代智能农业机械的一个重要组成部分，有着广阔的发展前景。研究自主行走的农业机械实现精确定点投放，从量的角度尽可能减少农用化学物质的使用应该是解决此问题的一个重要途径和发展方向。现代化农业机械具备的作业功能将会越来越多，研制农业车辆的自主或辅助导航系统有利于驾驶人员抽出更多的时间去关注驾驶以外的其它操作，以便能够实现预期的各项作业目标。

传统的视觉系统的导航控制方面都还依然存在问题，尤其在农业机械方面，比如在图像处理方面，如何在农田复杂背景下提取出可靠度较高的路径边缘，以及自定位中如何调整自身位姿等。因此对农业机械视觉导航技术的研究尤为重要。

精细农业包括定位处方农作和农情信息自动采集，其中定位处方农作要求农业机械可以按照预先规划好的路径在田间行走，准确到达目的地并完成既定作业任务。精确导航是实现农业机械自主行走的关键技术之一，其定位精度直接影响农业机械进行路径自动跟踪的质量。因此，提高导航定位的精度，是改善农业机械路径跟踪质量的首要问题。

发明内容

为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了北斗导航的农业机械自动驾驶耕作控制系统，具备良好的机动性和灵活性安全性，可以提高导航定位的精度。

本发明提供了北斗导航的农业机械自动驾驶耕作控制系统，包括北斗信号接收机、角度传感器、电磁阀、差分基准站、自动驾驶仪、视觉传感器、数据处理系统，所述北斗信号接收机与分别与所述自动驾驶仪、数据处理系统和差分基准站相连，所述自动驾驶仪分别与所述角度传感器、电磁阀和视觉传感器相连，所述差分基准站包括测量天线，所述视觉传感器与所述数据处理系统相连，所述自动驾驶仪包括车载导航仪、车载显示控制器、电动方向盘控制器，所述电动方向盘控制器与所述电磁阀相连，所述方向盘转向控制器包括电动方向盘、转向控制驱动器和方向盘角度传感器，所述转向控制驱动器的输出口与电动方向盘的输入口连接，电动方向盘的输出口与方向盘角度传感器的输入口连接，方向盘角度传感器的输出口与转向控制驱动器的输入口连接。

上述的控制系统，其中，还包括参数调试系统，所述参数调试系统用于对角度传感器标定、电磁阀标定、PID标定、倾角传感器标定和横滚角自动标定。

上述的控制系统，其中，所述数据处理系统用于对获取的图像信息进行预处理，并对导航基准线的提取，估算农机的位置与和导航基准线之间的相对位姿。

上述的控制系统，其中，所述差分基准站用于收集农业机械在的原始纬度、经度、高度坐标和前进速度，并测量得到农业机械的原始横滚角度、俯仰角度、横摆角速度和前进方向加速度。

上述的控制系统，其中，所述视觉传感器设有三个，视觉传感器分别安装在农机最前端机架、农机左右两侧的机架上，安装在农机左右两侧机架上的视觉传感器相背设置。

本发明的另一面，北斗导航的农业机械自动驾驶耕作的控制方法，包括以下步骤：

获取导航区域的图像信息；

对获取的图像信息进行预处理，并对导航基准线的提取，估算农机的位置与和导航基准线之间的相对位姿；

对参数进行调试和标定；

根据自动导航仪和基准站获取农机的位置坐标和速度信息，车辆按照设定的路径行走并实时存储耕作农作物图像。

上述的控制方法，其中，所述对获取的图像信息进行预处理，并对导航基准线的提取，估算农机的位置与和导航基准线之间的相对位姿的步骤包括：

采用导航传感器组合测量得到农业机械在的原始纬度、经度、高度坐标和前进速度，并测量得到农业机械的原始横滚角度、俯仰角度、横摆角速度和前进方向加速度。

本发明具有以下优点：具备良好的机动性和灵活性，可以提高导航定位的精度，可以实现在导航过程中对农机的姿态进行实时调整。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的北斗导航的农业机械自动驾驶耕作控制系统的结构示意图。

图2为本发明的北斗导航的农业机械自动驾驶耕作控制方法的流程示意图。

具体实施方式