基于控制时序组合的宏微导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于控制时序组合的宏微导航方法。本发明专利技术基于控制时序组合的宏微导航系统，包括：宏观导航信息获取系统，所述宏观导航信息获取系统包括卫星天线和卫星接收机由卫星天线接收定位信息，并输入卫星接收机，计算出宏观导航偏距、偏角信息；以及微观导航信息获取系统，所述微观导航信息获取系统包括相机和图像处理器，由相机采集作业图像，并输入图像处理器进行处理分析，计算出微观导航偏距、偏角信息。本发明专利技术的有益效果：宏观导航基于绝对坐标系，用于广袤田间的大尺度转移，微观导航基于相对坐标系，确保机具末端实时保持与作物精准的相对位置。

Macro micro navigation method based on control timing combination

【技术实现步骤摘要】
基于控制时序组合的宏微导航方法
本专利技术涉及导航控制领域，具体涉及一种基于控制时序组合的宏微导航方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，现有的导航组合方式已经很难满足复杂的外部环境，尤其在农业领域，自然环境的复杂性、作物种类和种植农艺的多样性，以及作物生长周期内可能会发生的根系迁移和枝叶发散生长等，都会对导航系统精准度和可靠性造成了巨大的影响。传统技术存在以下技术问题：因此单一的导航方式难以满足农业生产自动化、智能化的需求，寻找一种高精度高可靠性的组合导航具有重要的意义。导航是智能农业装备在田间自主行走和精准作业的基础前提，田间自主行走是装备在广袤的田间进行大尺度移动，是较为宏观的基于绝对坐标的导航控制；而精准作业要求装备搭载的机具末端实时保持与作物精准的相对位置，是较为微观的基于相对坐标的导航控制。因此探索一种宏观导航控制和微观导航控制组合的方法，对智能农业装备在田间自主作业的实现具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于控制时序组合的宏微导航系统及方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了基于控制时序组合的宏观导航和微观导航组合方法，主要包括：宏观导航信息获取系统主要由卫星天线、卫星接收机组成，由卫星天线接收定位信息，并输入卫星接收机，计算出宏观导航偏距、偏角信息。宏观导航信息获取系统还可以是基于绝对坐标系的信标定位、WIFI定位系统等。微观导航信息获取系统主要由相机、图像处理器组成，由相机采集作业图像，并输入图像处理器进行处理分析，计算出微观导航偏距、偏角信息。微观导航信息获取系统还可以是基于相对坐标系的激光定位、超声定位系统等。宏观导航偏距、偏角的计算以大地为绝对坐标系，先间隔有序地采集作物行中心部分位置点的经纬度坐标，然后依次连接经纬度坐标点即为宏观导航参照线。导航控制过程中，固定安装在移动装备上的卫星天线实时检测装备的经纬度坐标，并计算移动装备相对宏观导航参照线的偏距、偏差。微观导航偏距、偏角的计算以移动装备为相对坐标系，先通过固定安装在移动装备上的相机实时采集作物图像，并通过图像处理器进行图像处理和分析，提取作物中心线即为微观导航参照线，然后计算移动装备相对微观导航参照线的偏距、偏差。时序控制以宏观导航信息与微观导航信息按1：n的时序比依次输出到导航控制器，导航控制器输出期望转角给转向系统，转向系统根据期望转角实时调整转向，从而实现导航控制。每个完整的控制循环耗时包括信息获取耗时、信息处理耗时、信息执行耗时。因此在基于控制时序1：n的宏微导航控制中，每段控制时序耗时应不小于相应导航每个完整控制循环耗时。先分别取宏观导航和微观导航每段控制时序耗时尽可能小数值，并参考宏观导航信息采集周期与微观导航信息采集周期的比值预取n值，然后根据宏微导航控制仿真或实际导航效果进行优化。基于控制时序组合的宏微导航控制方法包括以下步骤：S110判断控制时序计数是否等n，若等于n则将进行1次宏观导航控制，否则继续进行微观导航控制；S120获取宏观导航偏差信息，并将控制时序计数进行清零；S130判断宏观导航偏差是否在粗调范围限定内，若在粗调范围限定内，则进行宏观导航控制，否则回到S110开始；S140计算宏观导航期望转角；S210获取微观导航偏差信息，并将控制时序计数进行加1；S220判断微观导航偏差是否在微调范围限定内，若在微调范围限定内，则进行微观导航控制，否则回到S110开始；S230计算微观导航期望转角；S310将期望转角输入转向系统。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述方法的步骤。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一项所述方法的步骤。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任一项所述的方法。本专利技术的有益效果：1宏观导航基于绝对坐标系，用于广袤田间的大尺度转移，微观导航基于相对坐标系，确保机具末端实时保持与作物精准的相对位置；2基于控制时序将宏观导航与微观导航相结合，确保宏观导航进行低频调控，微观导航进行高频调控；3宏观导航将导航偏差调控到较大偏差范围内，微观导航将导航偏差调控到较小偏差范围内，确保宏观导航进行粗调控制，微观导航进行微调控制。附图说明图1是本专利技术基于控制时序组合的宏微导航系统的结构示意图。图2(a)是本专利技术基于控制时序组合的宏微导航的偏差信息示意图之一图2(b)是本专利技术基于控制时序组合的宏微导航的偏差信息示意图之二。图3为本专利技术基于控制时序组合的宏微导航的控制时序图。图4为本专利技术基于控制时序组合的宏微导航方法的控制流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。本专利技术提出了一种基于控制时序组合的宏微导航方法，如图1所示，其控制系统主要包括由卫星天线、卫星接收机组成的宏观导航信息获取系统，由相机、图像处理器组成的微观导航信息获取系统，时序控制系统，导航控制器，转向系统等。如图2(a)所示，以大地为绝对坐标系XWOYW，先间隔有序地采集作物行中心部分位置点的经纬度坐标，然后依次连接经纬度坐标点即为宏观导航参照线AB。根据固定安装在移动装备上的卫星天线实时检测装备的经纬度坐标，并计算移动装备相对宏观导航参照线的偏距d1、偏差θ1。如图2(b)所示，以移动装备为相对坐标系XrOYr，先通过固定安装在移动装备上的相机实时采集作物图像，图像视场如图2(b)中矩形点画线所示。再通过图像处理器进行图像处理和分析并提取作物中心线即为微观导航参照线CD，然后计算移动装备相对微观导航参照线的偏距d2、偏差θ2。如图3所示，时序控制以宏观导航信息与微观导航信息按1：n的时序比依次输出到导航控制器，导航控制器输出期望转角给转向系统，转向系统根据期望转角实时调整转向，从而实现导航控制。设卫星导航信息获取耗时(从卫星天线接收卫星信号到计算出导航偏差)为t1，视觉导航信息获取耗时(从相机采集图像到图像处理分析并计算出导航偏差)为t2，导航信息处理耗时(根据导航偏差计算出期望转角)为t3，导航信息执行耗时(将期望转角输入转向系统执行转向调节控制)t4，则每个完整的宏观导航控制循环耗时为t1+t3+t4，每个完整的微观导航控制循环耗时为t2+t3+t4。则每段宏观导航控制时序耗时不小于t1+t3+t4，每段微观导航控制时序耗时不小于t2+t3+t4。取每段宏观导航控制时序耗时为最小值即T1＝t1+t3+t4，每段微观导航控制时序耗时为最小值即T2＝t2+t3+t4，并根据宏观导航信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于控制时序组合的宏微导航系统，其特征在于，包括：/n宏观导航信息获取系统，所述宏观导航信息获取系统包括卫星天线和卫星接收机由卫星天线接收定位信息，并输入卫星接收机，计算出宏观导航偏距、偏角信息。以及/n微观导航信息获取系统，所述微观导航信息获取系统包括相机和图像处理器，由相机采集作业图像，并输入图像处理器进行处理分析，计算出微观导航偏距、偏角信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于控制时序组合的宏微导航系统，其特征在于，包括：
宏观导航信息获取系统，所述宏观导航信息获取系统包括卫星天线和卫星接收机由卫星天线接收定位信息，并输入卫星接收机，计算出宏观导航偏距、偏角信息。以及
微观导航信息获取系统，所述微观导航信息获取系统包括相机和图像处理器，由相机采集作业图像，并输入图像处理器进行处理分析，计算出微观导航偏距、偏角信息。


2.如权利要求1所述的基于控制时序组合的宏微导航系统，其特征在于，所述宏观导航信息获取系统还可以是基于绝对坐标系的信标定位或WIFI定位系统。


3.如权利要求1所述的基于控制时序组合的宏微导航系统，其特征在于，微观导航信息获取系统还可以是基于相对坐标系的激光定位或者超声定位系统。


4.如权利要求1所述的基于控制时序组合的宏微导航系统，其特征在于，其中，宏观导航偏距、偏角的计算以大地为绝对坐标系，先间隔有序地采集作物行中心部分位置点的经纬度坐标，然后依次连接经纬度坐标点即为宏观导航参照线；导航控制过程中，固定安装在移动装备上的卫星天线实时检测装备的经纬度坐标，并计算移动装备相对宏观导航参照线的偏距、偏差；
微观导航偏距、偏角的计算以移动装备为相对坐标系，先通过固定安装在移动装备上的相机实时采集作物图像，并通过图像处理器进行图像处理和分析，提取作物中心线即为微观导航参照线，然后计算移动装备相对微观导航参照线的偏距、偏差。


5.如权利要求1所述的基于控制时序组合的宏微导航系统，其特征在于，时序控制以宏观导航信息与微观导航信息按1：n的时序比依次输出到导航控制器，导航控制器输出期望转角给转向系统，转向系统根据期望转角实时调整转向，从而实现导航控制。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，马锃宏，王蓬勃，耿长兴，王一博，
申请(专利权)人：苏州博田自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32