本发明专利技术公开了一种用于农田导航的定位装置，包括底盘、控制组件、激光调整装置、激光发射与接收装置和激光信号反馈装置；所述底盘用于对整个定位装置提供支撑和动力；所述控制组件设置于底盘内，用于对整个定位装置进行导航以及信息交互；所述激光调整装置设置于底盘上方，且与控制组件电连接，用于与控制组件进行信息交互；所述激光发射与接收装置设置于激光调整装置的上方，用于发射或接收激光，并与所述激光调整装置电连接，以通过所述激光调整装置调节上下位移；所述激光信号反馈装置包括若干，且设置于所需导航的农田边界处，用于向激光发射与接收装置反馈激光，以向激光发射与接收装置提示坐标和方位。收装置提示坐标和方位。收装置提示坐标和方位。
【技术实现步骤摘要】
一种用于农田导航的定位装置及其定位方法
[0001]本专利技术涉及农田导航的
，更具体地，涉及一种用于农田导航的定位装置及其定位方法。
技术介绍
[0002]随着农业科技的发展，目前在农田劳作中逐渐采用机器劳作代替传统的手工劳作，大大提高了生产力。但是，机器劳作还有很多技术不成熟的地方，例如，目前市面上大部分的机器导航和建图定位都是采用GPS和IMU技术进行组合，但是由于GPS在偏远山区的接收信号比较差，因此，使用GPS和IMU无法达到精准定位，限制了人们的使用。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种用于农田导航的定位装置及其定位方法，用于解决农田机器的在农田上的精准导航和定位问题，以便与在丘陵山区也能推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是：
[0005]一种用于农田导航的定位装置，包括底盘、控制组件、激光调整装置、激光发射与接收装置和激光信号反馈装置；
[0006]所述底盘用于对整个定位装置提供支撑和动力；
[0007]所述控制组件设置于底盘内，用于对整个定位装置进行导航以及信息交互；
[0008]所述激光调整装置设置于底盘上方，且与控制组件电连接，用于与控制组件进行信息交互；
[0009]所述激光发射与接收装置设置于激光调整装置的上方，用于发射或接收激光，并与所述激光调整装置电连接，以通过所述激光调整装置调节上下位移；
[0010]所述激光信号反馈装置包括若干，且设置于所需导航的农田边界处，用于向激光发射与接收装置反馈激光，以向激光发射与接收装置提示坐标和方位。
[0011]本技术方案中，由于农田凹凸不平，底盘在直线行走过程中有时碰到小坑或者小堆，会受到阻力，从而逐渐偏离预定的航向，因此需要设置用于农田导航的定位装置，以便在底盘发生偏航时，自动纠正底盘的航向，使底盘按照预定路径行驶。
[0012]进一步地，激光信号反馈装置的在农田边界上的设置位置不限，其可以随机设置于需要导航的农田边界处。激光信号反馈装置通过向激光发射与接收装置反馈激光，以便于激光发射与接收装置检测激光信号反馈装置的坐标和方位，从而一方面有利于激光发射与接收装置快速判断其所在底盘在竖直方向上的位移，另一方面也有利于激光发射与接收装置快速通过激光信号反馈装置的位置信息判断出其所在底盘的位置信息，以判断出底盘在行驶过程中是否发生了偏航。
[0013]在其中一个实施例中，所述底盘的后方设置有用于与外部工作机具连接的安装组件，所述工作机具用于进行农田作业。
[0014]进一步地，所述工作机具可以通过三点悬挂方式与底盘连接，具有结构简单、安装和拆卸方便的有益效果。其中，三点悬挂方式具体是指底盘后方固定有三个支撑点，使工作机具可以通过该三个支撑点牢固地挂靠在底盘的后方。
[0015]在其中一个实施例中，所述控制组件包括设置于底盘内、且相互电连接的电机、工控机、中央处理器和通信电路；所述通信电路与激光调整装置进行信号通信，所述工控机与激光发射与接收装置电连接，用于接收所述激光发射与接收装置传输来的信息，所述中央处理器用于对激光发射与接收装置接收的信息进行处理，并进行信息交互。
[0016]在其中一个实施例中，所述激光调整装置包括电动推杆和连接件，所述连接件用于安装所述激光发射与接收装置，所述电动推杆与控制组件连接，用于推动所述连接件上下移动，进而推动所述激光发射与接收装置进行上下位移。
[0017]在农田行驶中，由于农田中会出现石块、小坡或小坑等情况，会导致农田的地表不平，进而导致激光发射与接收装置在行驶中会出现上、下位移的情况，导致激光发射与接收装置的激光发射中心线无法与激光信号反馈装置的中心线齐平。本技术方案中，当农田内有石块或小坑时，激光调整装置的电动推杆通过推动连接件上下移动，进行推动激光发射与接收装置上下位移，使激光发射与接收装置的激光发射中心与激光信号反馈装置的中心高度齐平，以使激光处于最佳的反射与接收状态，以更好地接收激光信号反馈装置的信息。
[0018]在其中一个实施例中，所述激光发射与接收装置包括激光雷达和激光数据传输线，所述激光雷达通过旋转不断发射激光并获取激光信号反馈装置的激光反馈信息，所述激光数据传输线用于将所述激光反馈信息传输给控制组件进行处理。
[0019]进一步地，所述激光雷达可以360
°
旋转，且所述激光雷达通过不断360
°
旋转，以不断获取周围的激光信号反馈装置的激光反馈信息，进而将激光反馈信息通过激光数据传输线传输给控制组件的工控机中进行处理。
[0020]在其中一个实施例中，所述激光信号反馈装置为反光装置，用于向激光发射与接收装置反射激光光束。
[0021]在其中一个实施例中，所述反光装置为固定于农田边界的反光柱，所述反光柱上设置有反光贴，所述反光柱至少包括3组。
[0022]通过设置至少3组反光柱，以及在反光柱上设置反光贴，以更好地反射所述激光发射与接收装置的激光束，进而便于激光发射与接收装置检测激光束在竖直方向上的位移距离，从而以便于激光调整装置推动激光发射与接收装置进行上下移动，使激光发射与接收装置的发射中心线始终与激光信号反馈装置的中心线齐平。
[0023]进一步地，所述激光信号反馈装置的中心线与激光发射与接收装置的激光发射中心线齐平。
[0024]通过设置激光信号反馈装置的中心线与激光发射与接收装置的激光发射中心线齐平，以处于最佳接收状态。
[0025]一种用于农田导航的定位方法，包括上述的定位装置，所述定位方法包括以下工作步骤：
[0026]S1：通过控制组件给定底盘目标点和方向，使底盘按照设定的目标点和方向在农田内行走，并启动激光发射与接收装置、激光调整装置，使激光发射与接收装置扫描并记录周围激光信号反馈装置的坐标和方位；
[0027]S2：利用扫描到的三个激光信号反馈装置的坐标和几何关系，根据三边定位算法，列出三边算法的方程组，并根据方程组解出底盘的坐标和姿态角信息；再判断底盘的位置信息是否为准确的点；如是，则直接进行下一步骤；如否，则先根据多个激光信号反馈装置的坐标信息，利用最小二乘法，列出最小二乘法方程组，以得到近似解，再进行下一步骤；
[0028]S3：通过比对判断步骤S2获得的底盘位置信息是否与步骤S1给定的目标点和方向一致，以检测底盘当前是否偏航，如是，则根据比对的差值纠正航线，再进行下一步骤；如否，则直接进行下一步骤；
[0029]S4：判断导航的目标点是否已经发布完，如是，则提示完成农田的导航作业；如否，则重复进行步骤S2
‑
S4，直至全部完成农田的导航作业。
[0030]进一步地，步骤S1的具体操作步骤为：启动工作，操作人员给控制组件发送或录入运动指令和预定路径，控制组件驱动底盘在农田内行走；所述激光发射与接收装置进行360
°
旋转，不断向所述激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，包括底盘、控制组件、激光调整装置、激光发射与接收装置和激光信号反馈装置；所述底盘用于对整个定位装置提供支撑和动力；所述控制组件设置于底盘内，用于对整个定位装置进行导航以及信息交互；所述激光调整装置设置于底盘上方，且与控制组件电连接，用于与控制组件进行信息交互；所述激光发射与接收装置设置于激光调整装置的上方，用于发射或接收激光，并与所述激光调整装置电连接，以通过所述激光调整装置调节上下位移；所述激光信号反馈装置包括若干，且设置于所需导航的农田边界处，用于向激光发射与接收装置反馈激光，以向激光发射与接收装置提示坐标和方位。2.根据权利要求1所述的一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，所述底盘的后方设置有用于与外部工作机具连接的安装组件，所述工作机具用于进行农田作业。3.根据权利要求1所述的一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，所述控制组件包括设置于底盘内、且相互电连接的电机、工控机、中央处理器和通信电路；所述通信电路与激光调整装置进行信号通信，所述工控机与激光发射与接收装置电连接，用于接收所述激光发射与接收装置传输来的信息，所述中央处理器用于对激光发射与接收装置接收的信息进行处理，并进行信息交互。4.根据权利要求1所述的一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，所述激光调整装置包括电动推杆和连接件，所述连接件用于安装所述激光发射与接收装置，所述电动推杆与控制组件连接，用于推动所述连接件上下移动，进而推动所述激光发射与接收装置进行上下位移。5.根据权利要求1所述的一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，所述激光发射与接收装置包括激光雷达和激光数据传输线，所述激光雷达通过旋转不断发射激光并获取激光信号反馈装置的激光反馈信息，所述激光数据传输线用于将所述激光反馈信息传输给控制组件进行处理。6.根据权利要求1所述的一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，所述激光信号反馈装置为反光装置，用于向激光发射与接收装置反射激光光束。7.根据权利要求1所述的一种用于农田导航的定位装置，其特征在于，所述激光信号反馈装置的中心线与激光发射与接收装置的激光发射中心线齐平。8.一种用于农田导航的定位方法，包括权利要求1～7任一项所述的定位装置，所述定位方法包括以下工作步骤：S1：通过控制组件给定底盘目标点和方向，使底盘按照设定的目标点和方向在农田内行走，并启动激光发射与接收装置、激光调整装置，使激光发射与接收装置扫描并记录周围激光信号反馈装置的坐标和方位；S2：利用扫描到的三个激光信号反馈装置的坐标和几何关系，根据三边定位算法，列出三边算法的方程组，并根据方程组解出底盘的坐标和姿态角信息；再判断底盘的位置信息是否为准确的点；如是，则直接进行下一步骤；如否，则先根据多个激光信号反馈装置的坐标信息，利用最小二乘法，列出最小二乘法方程组，以得到近似解，再进行下一步骤；S3：通过比对判断步骤S2获得的底盘位置信...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文武，龚从权，罗熙霖，钟勇，陆键欣，刘清海，肖茵茵，郭子洋，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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