【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的无人机农业巡检轨迹实时规划方法
本专利技术涉及农业巡检与电子信息
,具体地说是一种识别农作物边界并实时规划无人机巡检路径的方法。
技术介绍
农田作物的农情分析是植物保护的重要工作之一,其可以对作物受病虫害感染状况、作物倒伏情况、长势及产量做出快速、准确的预测。特别对于突发性的病害虫害而言,利用高性能处理器技术可以准确识别人眼难以分辨的变化,诸如作物特定部位的颜色、纹理等细小变化。传统的农情分析是在田间选择并划定多个采样区块,利用人工进入田间对病害等进行甄别,从而确定相应的受害等级及程度。这种方法存在准确性低、工作量大、劳动强度大的问题。国内电力部门在智能巡检方面进行了优化设计,设计了变电站、输电线路、大中型电力器件等智能巡检装置,其中输电线路巡检方面开发了一些智能化巡检无人机运动控制系统或装置。但是农作物种植区因成本、供电限制、不易操作等原因,不能将现有的智能巡检装置照搬到农业巡检任务中。近年来随着无人机在各个领域的不断拓展与应用,农业领域的无人机应用成为了一个新的研究热点,利用无人机进行低空遥感成为了实现智能农业的重要步骤。国内外的许多研究机构将无人机遥感应用到农田估产、病虫害检测、土壤信息获取等等,使得农用无人机发展速度大幅提升。其利用高精度RTKGPS,高精度惯性器件构成低空无人机遥感平台,对目标田块进行图像采集,该方法存在以下缺点:(1)由于通常微小型无人机载荷通常较小、续航时间较短,而搭载的设备通常需要由无人机电源供电,RTKGPS相对无人机自身而言增加了不少重量,从而减少了无人机的续航时间;(2)GPS需要事先进行人工背负仪 ...
【技术保护点】
1.一种基于图像的无人机农业巡检轨迹实时规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:作物图像信息采集过程:通过摄像头拍摄需要巡检作物,收集作物亮度,色度,形状信息;步骤S2:边界图像信息采集过程:通过摄像头拍摄需要巡检作物周围的非作物色度信息;步骤S3:校准惯性器件过程:对陀螺仪,气压计静止校准,对磁力计,加速度计进行六面校准;步骤S4:巡检过程:手动将无人机起飞,无人机记录起飞普通GPS坐标,遥控无人机到巡检边界上空;无人机将开始自动拉升高度,飞至凸点,开始巡检农作物,将加速度计值毫米波雷达数据融合,进行仿地飞行;步骤S5:利用磁力计解算航向角,控制航向不变,无人机进行翻滚方向运动,直至识别到边界时,则进入步骤S6;步骤S6:边界识别过程:图像经过处理后,出现边界信息,并且边界运动方向与无人机运动方向相反,则确认边界,无人机沿边界方向运动一个步长;步骤S7:返航过程:重复步骤S5,当执行步骤S6后,图像中失去作物信息,无人机拉升高度,检查前方是否存在作物区域,若存在,则飞行至作物上空,重复步骤S5,若不存在,则根据坐标计算航向角,进行偏航运动,后飞回起飞点寻找适合地点降落。
【技术特征摘要】
1.一种基于图像的无人机农业巡检轨迹实时规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:作物图像信息采集过程:通过摄像头拍摄需要巡检作物,收集作物亮度,色度,形状信息;步骤S2:边界图像信息采集过程:通过摄像头拍摄需要巡检作物周围的非作物色度信息;步骤S3:校准惯性器件过程:对陀螺仪,气压计静止校准,对磁力计,加速度计进行六面校准;步骤S4:巡检过程:手动将无人机起飞,无人机记录起飞普通GPS坐标,遥控无人机到巡检边界上空;无人机将开始自动拉升高度,飞至凸点,开始巡检农作物,将加速度计值毫米波雷达数据融合,进行仿地飞行;步骤S5:利用磁力计解算航向角,控制航向不变,无人机进行翻滚方向运动,直至识别到边界时,则进入步骤S6;步骤S6:边界识别过程:图像经过处理后,出现边界信息,并且边界运动方向与无人机运动方向相反,则确认边界,无人机沿边界方向运动一个步长;步骤S7:返航过程:重复步骤S5,当执行步骤S6后,图像中失去作物信息,无人机拉升高度,检查前方是否存在作物区域,若存在,则飞行至作物上空,重复步骤S5,若不存在,则根据坐标计算航向角,进行偏航运动,后飞回起飞点寻找适合地点降落。2.根据权利要求1所述的一种基于图像的无人机农业巡检轨迹实时规划方法,其特征在于,步骤S1,S2图像信息采集过程,通过摄像头多次采集作物区的图像信息,提取图像的平均色度,平均亮度,将这些信息分别存入作物区图像信息数组与非作物区图像信息数组,为后续图像处理提供匹配比较和判断。3.根据权利要求1所述的一种基于图像的无人机农业巡检轨迹实时规划方法,其特征在于,步骤S3校准陀螺仪时,静置10s,以1kHz采取原始数据,三轴分别求均值,作为零偏,气压计以50Hz采取原始数据求均值,作为零偏,加速度计与磁力计校准,采用六面校准,依据地球重力与地磁力矢量长度不变(x+a)2+(y+b)2+(z+c)2=R2,x,y,z是加速度计与磁力计在机体坐标系的三轴数据,用均值法求解a,b,c,作为零偏。4.根据权利要求1所述的一种基于图像的无人机农业巡检轨迹实时规划方法,其特征在于,步骤S4中,将加速度计值毫米波雷达数据融合,作为系统状态,height为飞机高度,v为飞机垂直速度,X(k)=A*X(k-1)+B*U(k)+W(k),U(k)为输入量,即Z轴运动加速度,为过程噪声...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙志伟,沈跃,刘慧,许一航,胡方圆,王小雨,何思伟,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。