一种油麦田画机械精准种植方法及系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种油麦田画机械精准种植方法及系统和装置，包括以下步骤：步骤S1、构建油麦田画种植图，步骤S2、构建排种器单体定位模型，步骤S3、建立滞后补偿模型，步骤S4、主控制器根据油麦田画种植图、排种器单体定位模型和滞后补偿模型，将修正后的油菜排种器单体和小麦排种器单体的坐标与油麦田画种植图中的经纬度信息匹配并返回播种类型，根据播种类型控制油菜排种器单体和小麦排种器单体自动切换，进行油麦田画的机械种植。该方法不仅操作简单、可行性高，降低田间操作者的操作难度，进一步提高了油麦田画的种植精准度，而且可以为油麦田画机械精准种植提供信息指导基础。机械精准种植提供信息指导基础。机械精准种植提供信息指导基础。

【技术实现步骤摘要】
一种油麦田画机械精准种植方法及系统和装置


[0001]本专利技术属于农业信息化及智能化
，涉及一种油麦田画机械精准种植方法及系统和装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着观光农业的日渐兴起，油麦田画种植逐步成为一门独特的大地艺术，具有很高的观赏价值。油麦田画主要是根据已设计好的图案，在划定的农田地块上同时种植油菜和小麦，利用成熟后的油菜、小麦植株色差，形成一幅绘制在农田大地上的画作。
[0003]然而，目前油麦图案种植普遍采用的是“九宫格”法，栽种时先用传统的画线器在田间画出九宫格，然后根据图形或字体的节点坐标使用标杆在九宫格内标定出各节点位置，再通过牵线在田间描绘出图样或字体的轮廓，最后通过人工种植或者移栽的方法实现油麦图案的种植。这种传统的种植方法不仅操作复杂、费时费力、成本高，而且对种植人员的要求较高，普通农民在区域种植或移栽时难有全局的把握意识，容易出现错误。传统的油麦图案种植方法制约了农业旅游观光业的推广。
[0004]现有相关研究通过田间定位仪、RTK定位、激光测绘仪等确定播种点的位置和播种类型，但多数仍是通过人工利用标志物对图形轮廓点进行手动标记，工作量大，效率低，且易出现播种类型的错误，而对于油麦田画机械精准种植的研究尚无相关报道。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种油麦田画机械精准种植方法，该方法不仅操作简单、可行性高，降低田间操作者的操作难度，进一步提高了油麦田画的种植精准度，而且可以为油麦田画机械精准种植提供信息指导基础。
[0006]针对上述技术问题，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种实现所述油麦田画机械精准种植方法的系统。
[0007]针对上述技术问题，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包括所述系统的油菜小麦播种装置。
[0008]注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
[0009]本专利技术的技术方案是：
[0010]一种油麦田画机械精准种植方法，包括以下步骤：
[0011]步骤S1、构建油麦田画种植图：根据待制作油麦田画图案构建油麦田画种植图，将油麦田画的图案信息转化为数字信息；
[0012]步骤S2、构建排种器单体定位模型：通过GNSS定位模块接收到的位置信息和航向角信息，并传送到主控制器，构建油菜排种器单体定位模型和小麦排种器单体定位模型，计算油菜排种器单体和小麦排种器单体的坐标；
[0013]步骤S3、建立滞后补偿模型：分别建立油菜滞后补偿模型和小麦滞后补偿模型，得
到实际播种位置滞后于理论播种位置的滞后补偿距离，对主控制器进行修正，得到修正后的油菜排种器单体和小麦排种器单体的坐标；
[0014]步骤S4、控制油麦播种自动切换：主控制器根据油麦田画种植图、排种器单体定位模型和滞后补偿模型，将修正后的油菜排种器单体和小麦排种器单体的坐标与油麦田画种植图中的经纬度信息匹配并返回播种类型，根据播种类型控制油菜排种器单体和小麦排种器单体自动切换，进行油麦田画的机械种植。
[0015]上述方案中，所述步骤S1构建油麦田画种植图具体为：
[0016]S11：油麦田画种植田块轮廓放样：利用RTK对油麦田画种植田块的经纬度坐标测量；最少测量田块内最大长方形的四个顶点的经纬度坐标(x
i
,y
j
)；对不规则田块，本实施例取其田块中最大长方形进行测量；
[0017]S12：油麦田画的平面轮廓图绘制：利用绘图软件绘制油麦图案的平面轮廓图；
[0018]S13：油麦田画平面轮廓图的图案信息数字化：软件对平面轮廓图灰度化和二值化处理，将平面轮廓图的图案信息转化为数字信息；
[0019]S14：平面轮廓图的像素坐标与田块经纬度对应：根据平面轮廓图与油麦田画种植田块的相似关系，通过坐标系旋转法，建立平面轮廓图的像素坐标与田块经纬度的映射关系，得出带有经纬度信息和播种类型的信息，将该信息结合油菜、小麦播种行距，生成油麦田画种植图。
[0020]进一步的，所述步骤S14中的平面轮廓图的像素坐标与田块经纬度对应具体包括以下步骤：
[0021]S141.在实际种植过程中，假设田块的短边与Y轴正方向的夹角为α，在坐标系XOY中田块各点的坐标为(x
i
,y
j
)；
[0022]S142.通过坐标系旋转法，将坐标系XOY以坐标原点O为基点，逆时针旋转α度，使田块ABCD的边界与经纬线平行，然后通过坐标系逆时针旋转坐标变换公式得出田块ABCD在坐标系X
′
OY
′
的各点坐标(x
′
i
,y
′
j
)，坐标系逆时针旋转坐标变换公式如下：
[0023][0024]S143.通过油麦田画平面轮廓图abcd与田块A
′
B
′
C
′
D
′
的相似关系，结合播种行距对平面轮廓图进行网格划分，建立油麦田画平面轮廓图abcd像素坐标与田块A
′
B
′
C
′
D
′
经纬度坐标的映射关系：
[0025](x
′
i
,y
′
j
)＝F(x
p
,y
q
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0026]S144.根据田块ABCD和田块A
′
B
′
C
′
D
′
坐标变换关系和图案abcd像素坐标与田块 A
′
B
′
C
′
D
′
经纬度坐标的映射关系，联立公式(1)和公式(2)得出图案abcd的像素坐标与田块ABCD经纬度坐标的映射关系，生成带有经纬度坐标、播种类型的excle表格，其中播种类型处值为1时，代表播种油菜，播种类型处值为0时，代表播种小麦；
[0027]S145.将excel文件信息导入ArcGIS中生成油麦田画种植图。
[0028]上述方案中，所述步骤S2构建排种器单体定位模型具体为：
[0029]GNSS定位模块接收到油菜小麦播种一体机的牵引设备的位置信息和航向角信息，并传动到主控制器，主控制器构建油菜排种器单体定位模型和小麦排种器单体定位模型，计算第i 行油菜排种器单体和第j行小麦排种器单体的坐标，其中i∈[1,m],j∈[1,n],m为
油菜排种器单体的数量，n为小麦排种器单体的数量，且m、n均为偶数。
[0030]进一步的，所述构建油菜排种器单体定位模型和小麦排种器单体定位模型具体包括以下步骤：
[0031]S21、根据GNSS定位模块得出GNSS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油麦田画机械精准种植方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、构建油麦田画种植图：根据待制作油麦田画图案构建油麦田画种植图，将油麦田画的图案信息转化为数字信息；步骤S2、构建排种器单体定位模型：通过GNSS定位模块(2)接收到的位置信息和航向角信息，并传送到主控制器，构建油菜排种器单体定位模型和小麦排种器单体定位模型，计算油菜排种器单体(6)和小麦排种器单体(7)的坐标；步骤S3、建立滞后补偿模型：分别建立油菜滞后补偿模型和小麦滞后补偿模型，得到实际播种位置滞后于理论播种位置的滞后补偿距离，对主控制器进行修正，得到修正后的油菜排种器单体和小麦排种器单体的坐标；步骤S4、控制油麦播种自动切换：主控制器根据油麦田画种植图、排种器单体定位模型和滞后补偿模型，将修正后的油菜排种器单体(6)和小麦排种器单体(7)的坐标与油麦田画种植图中的经纬度信息匹配并返回播种类型，根据播种类型控制油菜排种器单体(6)和小麦排种器单体(7)自动切换，进行油麦田画的机械种植。2.根据权利要求1所述的油麦田画机械精准种植方法，其特征在于，所述步骤S1构建油麦田画种植图具体为：S11：油麦田画种植田块轮廓放样：利用RTK对油麦田画种植田块的经纬度坐标测量；最少测量田块内最大长方形的四个顶点的经纬度坐标(x
i
,y
j
)；对不规则田块，本实施例取其田块中最大长方形进行测量；S12：油麦田画的平面轮廓图绘制：利用绘图软件绘制油麦图案的平面轮廓图；S13：油麦田画平面轮廓图的图案信息数字化：软件对平面轮廓图灰度化和二值化处理，将平面轮廓图的图案信息转化为数字信息；S14：平面轮廓图的像素坐标与田块经纬度对应：根据平面轮廓图与油麦田画种植田块的相似关系，通过坐标系旋转法，建立平面轮廓图的像素坐标与田块经纬度的映射关系，得出带有经纬度信息和播种类型的信息，将该信息结合油菜、小麦播种行距，生成油麦田画种植图。3.根据权利要求2所述的油麦田画机械精准种植方法，其特征在于，所述步骤S14中的平面轮廓图的像素坐标与田块经纬度对应具体包括以下步骤：S141.在实际种植过程中，假设田块的短边与Y轴正方向的夹角为α，在坐标系XOY中田块各点的坐标为(x
i
,y
j
)；S142.通过坐标系旋转法，将坐标系XOY以坐标原点O为基点，逆时针旋转α度，使田块ABCD的边界与经纬线平行，然后通过坐标系逆时针旋转坐标变换公式得出田块ABCD在坐标系X
′
OY
′
的各点坐标(x
′
i
,y
′
j
)，坐标系逆时针旋转坐标变换公式如下：S143.通过油麦田画平面轮廓图abcd与田块A
′
B
′
C
′
D
′
的相似关系，结合播种行距对平面轮廓图进行网格划分，建立油麦田画平面轮廓图abcd像素坐标与田块A
′
B
′
C
′
D
′
经纬度坐标的映射关系：(x
′
i
,y
′
j
)＝F(x
p
,y
q
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
S144.根据田块ABCD和田块A
′
B
′
C
′
D
′
坐标变换关系和图案abcd像素坐标与田块A
′
B
′
C
′
D
′
经纬度坐标的映射关系，联立公式(1)和公式(2)得出图案abcd的像素坐标与田块ABCD经纬度坐标的映射关系，生成带有经纬度坐标、播种类型的excle表格，其中播种类型处值为1时，代表播种油菜，播种类型处值为0时，代表播种小麦；S145.将excel文件信息导入ArcGIS中生成油麦田画种植图。4.根据权利要求1所述的油麦田画机械精准种植方法，其特征在于，所述步骤S2构建排种器单体定位模型具体为：GNSS定位模块(2)接收到油菜小麦播种一体机(3)的牵引设备的位置信息和航向角信息，并传动到主控制器，主控制器构建油菜排种器单体定位模型和小麦排种器单体定位模型，计算第i行油菜排种器单体和第j行小麦排种器单体的坐标，其中i∈[1,m],j∈[1,n],m为油菜排种器单体的数量，n为小麦排种器单体的数量，且m、n均为偶数。5.根据权利要求4所述的油麦田画机械精准种植方法，其特征在于，所述构建油菜排种器单体定位模型和小麦排种器单体定位模型具体包括以下步骤：S21、根据GNSS定位模块(2)得出GNSS接收机的坐标(x,y)和航向角α，其中航向角为机具前进方向与正北方向的夹角，偏东方向为正，α∈[
‑
π，π]；S22、将坐标系XOY以坐标原点O为基点，逆时针旋转α度，使Y轴正方向与机具前进方向平行，得到坐标系X
′
OY
′
，然后通过坐标系逆时针旋转坐标变换公式得出GNSS接收机在坐标系X
′
OY
′
下的坐标(x
′
,y
′
)，坐标系逆时针旋转坐标变换公式如下：S23、根据GNSS接收机到油菜排种器单体的垂直距离L1和小麦排种器单体的垂直距离L2，油菜播种行距D1和小麦播种行距D2，得出油菜第i行排种器单体在坐标系X
′
OY
′
下的坐标：小麦第j行排种器单体在坐标系X
′
OY
′
下的坐标：S24、通过坐标系顺时针旋转坐标变换公式，将坐标系X
′
OY
′
下的各单体坐标转化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立章，蔡正阳，胡金鹏，余杨，刘朋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：