基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统技术方案

本发明专利技术涉及智能作业系统技术领域，具体涉及一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，本发明专利技术通过令拖拉机沿着未考虑障碍物的期望作业路径进行作业，并在作业的同时采集车辆的感知信息，并通过5G网络将感知信息传输至云计算端对障碍物进行识别，利用车载无人机及时完善障碍物的长度信息，并基于占用的栅格对期望作业路径进行调整，得到可绕过障碍物的实际作业路径，车辆按照实际作业路径行驶即可实现对障碍物的避让。在拖拉机到达期望作业路径的终点后，基于未作业区域生成重规划路径，得到重规划路径后，拖拉机沿着重规划路径进行作业，使拖拉机针对未作业区域进行作业，有效提高整个作业区域的完成度。个作业区域的完成度。个作业区域的完成度。

【技术实现步骤摘要】
基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统


[0001]本专利技术涉及智能作业系统
，具体涉及一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统。

技术介绍

[0002]农田作业通常是由驾驶员驾驶挂装有作业装置的拖拉机在田间进行灌溉、梨地等各类作业。随着近年无人驾驶技术和5G通信技术的发展，在拖拉机上运用无人驾驶实现智能作业的需求也逐渐增强，
[0003]现有的用于农田的拖拉机智能作业系统通常需要提前采集农田间间的障碍物信息，再基于已知的障碍物信息对无人架势拖拉机进行路径规划。
[0004]提前获取障碍物信息再进行路径规划的方法时效性较差，由于农田的环境复杂，在作业时会遇到各类动植物或小型石块等障碍物，进而造成某个区域没有进行作业。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，解决了现有的用于农田的拖拉机智能作业系统时效性较差的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，包括：
[0010]作业区域信息导入模块，用于导入作业区域的数字化地图；
[0011]期望作业路径规划模块，用于基于作业区域的数字化地图生成拖拉机的期望作业路径；
[0012]感知信息获取模块，用于从拖拉机端获取拖拉机作业时采集的拖拉机前方的感知信息；
[0013]障碍物识别模块，用于识别和追踪所述感知信息中障碍物信息；所述障碍物信息包括障碍物的高度、宽度、位置和类型；所述障碍物类型包括可动障碍物和不可动障碍物；
[0014]障碍物长度获取模块，用于控制车载无人机移动至障碍物上方获取俯视图，再计算出障碍物的长度；
[0015]实际作业路径生成模块，用于在获取障碍物长度后，基于障碍物信息和障碍物长度生成绕过障碍物的实际作业路径；
[0016]未作业区域生成模块，用于基于障碍物信息生成未作业区域；
[0017]重规划模块，用于在拖拉机到达期望作业路径的终点后，基于未作业区域生成重规划路径。
[0018]进一步的，所述期望作业路径规划模块基于作业区域的数字化地图生成拖拉机的期望作业路径，包括：
[0019]将作业区域的数字化地图栅格化；
[0020]生成经过所有栅格的期望作业路径。
[0021]进一步的，所述实际作业路径生成模块在获取障碍物长度后，基于障碍物信息和障碍物长度生成绕过障碍物的实际作业路径，包括：
[0022]基于障碍物信息和障碍物的长度，获取障碍物所占栅格；
[0023]基于障碍物所占栅格，更新实际作业路径。
[0024]进一步的，所述未作业区域生成模块基于障碍物信息生成未作业区域，包括：
[0025]获取所有障碍物的障碍物信息，筛选出其中的可动障碍物；
[0026]将可动障碍物所占栅格作为未作业区域。
[0027]进一步的，所述重规划模块基于在拖拉机到达期望作业路径的终点后，未作业区域生成重规划路径，包括：
[0028]获取拖拉机当前位置和未作业区域；
[0029]生成以拖拉机当前位置为起点且经过未作业区域对应的栅格的重规划路径。
[0030]进一步的，所述障碍物长度获取模块控制车载无人机移动至障碍物上方获取俯视图，再计算出障碍物的长度，包括：
[0031]基于拖拉机实时位置和障碍物位置计算无人机最小飞行速度v
min
；且计算公式为：
[0032][0033]其中，
[0034]d
n
为障碍物实时距离；
[0035]t
re
为拖拉机做出避障反应的最大延迟时长，d
s
为预设安全距离，v
m
为拖拉机的实时速度；
[0036]t
h
为无人机升空耗时，d
h
为障碍物高度，h0为预设高度增量，v
h
为无人机上升速度；
[0037]t
c
为从无人机采集障碍物的俯视图
‑
计算出障碍物的长度
‑
生成绕过障碍物的实际作业路径
‑
拖拉机开始避障的总耗时；
[0038]按照无人机最小飞行速度v
min
控制车载无人机从拖拉机飞至障碍物的上方采集障碍物俯视图；
[0039]基于障碍物俯视图和障碍物的宽度，计算出障碍物的长度。
[0040]进一步的，还包括紧急停车模块，用于当无人机最小飞行速度v
min
大于无人机最大速度时，控制拖拉机停止前进，得到实际作业路径后在继续前进。
[0041](三)有益效果
[0042]本专利技术通过令拖拉机沿着未考虑障碍物的期望作业路径进行作业，并在作业的同时采集车辆的感知信息，并通过5G网络将感知信息传输至云计算端对障碍物进行识别，且在识别到障碍物后，利用车载无人机及时完善障碍物的长度信息，进而计算出障碍物占用的栅格，并基于占用的栅格对期望作业路径进行调整，得到可绕过障碍物的实际作业路径，
车辆按照实际作业路径行驶即可实现对障碍物的避让。同时考虑到拖拉机在沿期望作业路径行驶时遇到障碍物进行避让后会产生未作业区域，在拖拉机到达期望作业路径的终点后，基于未作业区域生成重规划路径，得到重规划路径后，拖拉机沿着重规划路径进行作业，使拖拉机针对未作业区域进行作业，有效提高整个作业区域的完成度。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1为本专利技术实施例的系统框图；
[0045]图2为本专利技术实施例的期望作业路径的示意图；
[0046]图3为本专利技术实施例的实际作业路径的示意图。
具体实施方式
[0047]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0048]本申请实施例通过提供一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，解决了现有的用于农田的拖拉机智能作业系统时效性较差的问题。
[0049]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0050]实施例1
[0051]本专利技术实施例提出了一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，其特征在于，包括：作业区域信息导入模块，用于导入作业区域的数字化地图；期望作业路径规划模块，用于基于作业区域的数字化地图生成拖拉机的期望作业路径；感知信息获取模块，用于从拖拉机端获取拖拉机作业时采集的拖拉机前方的感知信息；障碍物识别模块，用于识别和追踪所述感知信息中障碍物信息；所述障碍物信息包括障碍物的高度、宽度、位置和类型；所述障碍物类型包括可动障碍物和不可动障碍物；障碍物长度获取模块，用于控制车载无人机移动至障碍物上方获取俯视图，再计算出障碍物的长度；实际作业路径生成模块，用于在获取障碍物长度后，基于障碍物信息和障碍物长度生成绕过障碍物的实际作业路径；未作业区域生成模块，用于基于障碍物信息生成未作业区域；重规划模块，用于在拖拉机到达期望作业路径的终点后，基于未作业区域生成重规划路径。2.如权利要求1所述的一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，其特征在于，所述期望作业路径规划模块基于作业区域的数字化地图生成拖拉机的期望作业路径，包括：将作业区域的数字化地图栅格化；生成经过所有栅格的期望作业路径。3.如权利要求2所述的一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，其特征在于，所述实际作业路径生成模块在获取障碍物长度后，基于障碍物信息和障碍物长度生成绕过障碍物的实际作业路径，包括：基于障碍物信息和障碍物的长度，获取障碍物所占栅格；基于障碍物所占栅格，更新实际作业路径。4.如权利要求3所述的一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作业系统，其特征在于，所述未作业区域生成模块基于障碍物信息生成未作业区域，包括：获取所有障碍物的障碍物信息，筛选出其中的可动障碍物；将可动障碍物所占栅格作为未作业区域。5.如权利要求4所述的一种基于5G的无人驾驶拖拉机智能作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一涵，朱一峰，朱如龙，徐锡冲，陈浩，郭安武，
申请(专利权)人：安徽泗州拖拉机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：