一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统技术方案

技术编号:18444088 阅读:22 留言:0更新日期:2018-07-14 10:03
本发明专利技术公开了一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统,包括超宽带定位模块,惯性测量模块,导航线识别模块和控制模块。本发明专利技术利用超宽带定位模块获取拖拉机与预定行走轨迹的横向偏差;利用惯性测量模块获取拖拉机与预定行走轨迹的航向角偏差;利用导航线识别模块获取横向偏差和航向角偏差;利用控制模块将超宽带定位模块和导航线识别模块获取的横向偏差进行融合,将惯性测量模块和导航线识别模块获取的航向角偏差进行融合,得到横向偏差和航向角偏差两个导航参数,并利用控制模块进行决策,从而控制履带拖拉机在郁闭果园内自主导航。本发明专利技术融合多个传感器数据,克服了郁闭果园中单个传感器精度不足的问题,提高了导航的稳定性和可靠性。

An integrated navigation system for crawler tractors in canopy orchard

The invention discloses a closed fruit garden tractors integrated navigation system, which includes ultra wideband positioning module, inertial measurement module, navigation line recognition module and control module. The invention uses the ultra wideband positioning module to obtain the lateral deviation of the tractors and the predetermined walking track; uses the inertial measurement module to obtain the heading deviation of the tractors and the predetermined walking track; uses the navigation line recognition module to obtain the lateral deviation and the direction angle deviation, and uses the control module to identify the ultra wideband positioning module and the navigation line. The transverse deviation obtained by the module is fused, and the direction angle deviation obtained by the inertial measurement module and the navigation line recognition module is fused, and the two navigation parameters of the lateral deviation and the heading deviation are obtained, and the decision is made using the control module to control the autonomous navigation of the tractors in the closed orchard. The invention integrates multiple sensor data, overcomes the problem of insufficient accuracy of single sensor in canopy orchard, and improves the stability and reliability of navigation.

【技术实现步骤摘要】
一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统
本专利技术涉及果园机械自动导航领域,具体涉及一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统。
技术介绍
我国是一个果业大国,果品种植面积和产量均居世界第一,其中仍有较多郁闭型果园,其特点是枝叶茂密,该类果业生产极大程度上依靠传统人工作业等落后的生产方式,生产效率低,亟需引入具有自主导航功能的智能农机装备,但是由于枝叶的遮挡,传统的GPS导航系统定位不可靠,且由于郁闭果园环境复杂,单一传感器在郁闭果园导航存在一定的局限性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统。本专利技术为了解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统,包括超宽带定位模块,惯性测量模块,导航线识别模块和控制模块。所述的超宽带定位模块由安装在郁闭果园内的基站和安装在履带拖拉机上的标签组成,通过测量标签和基站之间的距离,利用三点定位的方法确定标签的位置,根据预定轨迹计算得到拖拉机偏离预定轨迹的横向偏差。所述的惯性测量模块安装在履带拖拉机上,实时采集拖拉机的航向角信息,并根据预定轨迹的航向角计算得到航向角偏差。所述的导航线识别模块由安装在履带拖拉机上的摄像头和DSP数字图像处理器组成,通过摄像头实时采集郁闭果园包含导航路径的图像,经DSP数字图像处理器提取种植线的中线作为导航线,根据摄像头标定参数和坐标转换关系,计算获取横向偏差和航向角偏差。所述的控制模块将接收到的超宽带定位模块和导航线识别模块的横向偏差进行数据融合,将接收到的惯性测量模块和导航线识别模块的航向偏差进行数据融合,得到融合后的横向偏差和航向偏差,然后根据这两个参数进行模糊控制决策,控制电磁阀的开闭时间从而控制履带拖拉机的行走与转向,从而实现郁闭果园内履带拖拉机自主导航控制。本专利技术的有益效果为:根据本专利技术,采用多个传感器同时感知郁闭果园内的复杂环境,克服了郁闭果园内使用单一传感器精度不足的问题,提高了导航的稳定性和可靠性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明:图1为本专利技术中郁闭果园履带拖拉机组合导航系统结构示意图。图2为本专利技术中郁闭果园履带拖拉机组合导航系统超宽带定位模块结构示意图。图3为本专利技术中郁闭果园履带拖拉机组合导航系统导航线识别模块结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步解释说明:如图1所示,本专利技术涉及一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统,包括超宽带定位模块,惯性测量模块,导航线识别模块和控制模块。如图2所示,超宽带定位模块由安装在郁闭果园内的基站和安装在履带拖拉机上的标签组成,利用电磁波从标签传播到基站的时间来确定标签和基站之间的距离,通过测量标签到三个不同基站的距离,利用三点定位的方法确定标签的位置,根据履带拖拉机在郁闭果园的预定行走轨迹,计算得到拖拉机偏离预定行走轨迹的横向偏差,并发送给控制模块。惯性测量模块安装在履带拖拉机上,实时采集拖拉机的航向角信息,并根据预定行走轨迹的航向角计算得到航向角偏差,并发送给控制模块。如图3所示,导航线识别模块由安装在履带拖拉机上的摄像头和DSP数字图像处理器组成,通过摄像头实时采集郁闭果园包含导航路径的图像,经DSP数字图像处理器灰度化、图像去噪、阈值分割、形态学处理后得到果树的树干信息,根据树干底部中点信息,利用最小二乘法拟合出两侧果树的种植线,将提取的种植线的中线作为导航线,根据摄像头标定参数和图像坐标系与机体坐标系之间的转换关系,计算获取横向偏差和航向角偏差,并发送给控制模块。如图1所示,所述的控制模块利用卡尔曼滤波的方法将接收到的超宽带定位模块和导航线识别模块的横向偏差进行数据融合,将接收到的惯性测量模块和导航线识别模块的航向偏差进行数据融合,得到融合后的横向偏差和航向偏差,然后根据这两个参数进行模糊控制决策,输出相应的电压控制电磁阀,并控制电磁阀的开闭时间从而控制履带拖拉机的行走与转向,从而实现郁闭果园内履带拖拉机自主导航控制。上面以具体实施例予以说明本专利技术的结构及工作原理,本专利技术并不局限于以上实施例,根据上述的说明内容,凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等,均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统,包括超宽带定位模块,惯性测量模块,导航线识别模块和控制模块,其特征在于:所述的超宽带定位模块由安装在郁闭果园内的基站和安装在履带拖拉机上的标签组成,通过测量标签和基站之间的距离,利用三点定位的方法确定标签的位置,根据预定轨迹计算得到拖拉机偏离预定行走轨迹的横向偏差;所述的惯性测量模块安装在履带拖拉机上,实时采集拖拉机的航向角信息,并根据预定行走轨迹的航向角计算得到航向角偏差;所述的导航线识别模块由安装在履带拖拉机上的摄像头和DSP数字图像处理器组成,通过摄像头实时采集郁闭果园包含导航路径的图像,经DSP数字图像处理器提取种植线的中线作为导航线,根据摄像头标定参数和坐标转换关系,计算获取横向偏差和航向角偏差;所述的控制模块包括控制器和电磁阀,控制器将接收到的超宽带定位模块和导航线识别模块的横向偏差进行数据融合,将接收到的惯性测量模块和导航线识别模块的航向偏差进行数据融合,得到融合后的横向偏差和航向偏差,然后根据这两个参数进行模糊控制决策,控制电磁阀的开闭时间从而控制履带拖拉机的行走与转向,从而实现郁闭果园内履带拖拉机自主导航控制。

【技术特征摘要】
1.一种郁闭果园履带拖拉机组合导航系统,包括超宽带定位模块,惯性测量模块,导航线识别模块和控制模块,其特征在于:所述的超宽带定位模块由安装在郁闭果园内的基站和安装在履带拖拉机上的标签组成,通过测量标签和基站之间的距离,利用三点定位的方法确定标签的位置,根据预定轨迹计算得到拖拉机偏离预定行走轨迹的横向偏差;所述的惯性测量模块安装在履带拖拉机上,实时采集拖拉机的航向角信息,并根据预定行走轨迹的航向角计算得到航向角偏差;所述的导航线识别模块由安装在履带拖拉机上的摄像头和DSP数字图像处理器组...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨福增谭晨佼李轶林
申请(专利权)人:西北农林科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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