[发明专利]畜禽养殖场所巡检移动平台及其控制方法

权利要求书

1.畜禽养殖场所巡检移动平台，其特征在于，包括移动车、控制器，移动车上装有激光雷达和视觉传感器，在养殖场所固定的位置处设有定位校正码，定位校正码中含有当前位置的信息；在移动车巡检过程中，视觉传感器拍摄定位校正码图像，并将图像上传到控制器，控制器识别图像信息，得到当前移动车准确位置，然后更新调整当前移动车的巡航轨迹，控制移动车按照更新后的轨迹继续行进。

2.根据权利要求1所述的畜禽养殖场所巡检移动平台，其特征在于，所述控制器包括底层控制器和上层控制器，底层控制器采用ARM内核嵌入式微控制器，上层控制器采用工控机，上层控制器通过UART串行通信方式对底层控制器进行控制。

3.根据权利要求1所述的畜禽养殖场所巡检移动平台，其特征在于，所述移动车车轮由自带编码器的无刷直流电机独立驱动；

所述移动车上设有用于测量移动车行进过程中旋转角度的IMU惯性测量单元。

4.根据权利要求1所述的畜禽养殖场所巡检移动平台，其特征在于，所述移动车上设有环境监测模块，环境监测模块包括下列传感器的若干种：温湿度传感器、氨气监测传感器、CO₂传感器、H₂S传感器、光照度传感器；上述传感器通过UART串口通信方式和/或无线方式将数据传递到控制器。

5.根据权利要求1所述的畜禽养殖场所巡检移动平台，其特征在于，所述环境监测模块中各类型传感器均成阵列分布；

所述定位校正码采用条形码或二维码。

6.基于权利要求1-5任一项所述的畜禽养殖场所巡检移动平台的控制方法，其特征在于，包括步骤：

预置畜禽养殖场所的全局地图；

激光雷达扫描周围环境信息，获取局部地图，与全局地图信息作特征匹配，得到当前移动车初步位置信息；

视觉传感器拍摄定位校正码图像；

控制器提取定位校正码图像中包括的位置信息，根据该位置信息与上面预置的全局地图的信息进行比对，得出准确位置，然后更新调整当前移动车的巡航轨迹，控制移动车按照更新后的轨迹继续行进。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在巡检过程中，激光雷达扫描周围环境信息，并根据信息更新全局地图，步骤是：通过激光雷达得到当前位置的环境信息，提取环境信息中的环境特征，对全局地图添加新的环境特征或更新旧环境特征，从而得到一个不断更新的全局地图。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在移动车自动巡航的过程中，移动车通过二维激光雷达得到当前位置一定范围内的障碍物信息，并通过DWA局部路径规划算法在速度(υ,ω)空间中采样多组速度，并模拟机器人在这些速度下一定时间内的轨迹；在得到的多组轨迹后，对这些轨迹进行评价，选取最优轨迹所对应的速度来驱动移动车运动，从而实现移动车的实时避障。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，通过卡尔曼滤波将定位校正码表示的位置信息与激光雷达得到的位置信息融合，确定移动平台的位置，其具体过程如下：

(1)预测：

(2)更新：先计算卡尔曼增益K

然后计算后验概率的分布：

上述所得到的即是修正之后的位置信息；

其中：为k时刻系统的状态变量，u_k为k时刻系统的控制变量；

B为系统输入控制矩阵，为系统k-1时刻估计状态；

A_k和C_k分别为系统状态转移矩阵和测量矩阵；

R和Q_k分别为过程噪声矩阵和测量噪声矩阵；

表示上一次协方差矩阵，为当前状态协方差矩阵；

Z_k为k时刻传感器的测量向量，为系统k时刻估计状态。

10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

在巡检过程中，当检测到移动车电池电压低于某一设定的值时，记录当前所在位置，然后向控制器发送电池电压过低的信息，并触发报警器；当电池更换后，移动车将自动行驶至上次记录的位置，继续开始自动巡航；

所述定位校正码采用条形码或二维码，从定位校正码图像中提取条形码的方法是：

图像灰度化处理后，进行滤波；

对滤波后图像，计算水平和垂直方向的梯度差，对梯度图像二值化；

对二值化后的图像进行形态学处理，然后根据定位校正码特征定位出条形码或二维码。