一种北斗导航农机作业控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种北斗导航农机作业控制方法及系统，其中，一种北斗导航农机作业控制方法包括，通过无人机获取田地全景图像，并通过图像处理模块对田地全景图像进行预处理；基于预处理获得的图像，通过线路规划模块对农机作业进行线路规划，生成最短路径；通过北斗模块获取农机位置，将最短路径和农机位置输入至控制模块，控制农机作业；本发明专利技术通过设计图像处理模块对无人机采集的全景图像进行处理，为线路规划提供准确依据，同时通过加入农机工作效率和时钟，有效地提高了农机的工作效率。有效地提高了农机的工作效率。有效地提高了农机的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种北斗导航农机作业控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及农机控制的
，尤其涉及一种北斗导航农机作业控制方 法及系统。

技术介绍

[0002]现有的农机自动化技术路线大都采用的GPS进行定位，接着根据人工预 先规划好的路径达到控制农机的目的，但是还存在一些问题，农业机械的工作 环境非常复杂，干扰因素多，导致设置的路径过长，农机工作效率低，且人工 驾驶常常出现作业路径歪斜现象。
[0003]
技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略 不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了一种北斗导航农机作业控制方法，能够解决现有技术 中行驶路径规划不准确、农机定位精度和工作效率低的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括，通过无人机获取 田地全景图像，并通过图像处理模块对所述田地全景图像进行预处理；基于预 处理获得的图像，通过线路规划模块对农机作业进行线路规划，生成最短路径； 通过北斗模块获取农机位置，将所述最短路径和农机位置输入至控制模块，控 制农机作业。
[0008]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制方法的一种优选方案，其中：所 述图像处理模块包括平滑单元、校正单元和分割单元；平滑单元通过滤波器A 和滤波器B去除田地全景图像中的噪声；校正单元通过计算无人机的镜头畸变 参数和内参，对田地全景图像进行畸变校正；分割单元通过FCM算法对校正 后的田地全景图像进行分割，识别田地轮廓。
[0009]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制方法的一种优选方案，其中：还 包括，基于凯泽窗设计滤波器A，其中，过渡带频率为0.8pi，阻带边界频率为 0.6pi，最小阻带衰减为53db，脉冲响应h＝fir(N，Wc)，N＝45/(2.286*Δw) 为滤波器A的阶数，Wc为截止频率的范围，Δw为窗函数；选取Coiflets作为 小波基，并计算分解层数，设计滤波器B，通过所述滤波器B进一步滤除噪声。
[0010]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制方法的一种优选方案，其中：所 述畸变校正包括，对镜头坐标(X，Y，Z)进行空间转换，计算内参矩阵Q：
[0011][0012]结合横向畸变(a，b)和纵向畸变(c，d)，计算镜头畸变参数r1、r2和内参q1、q2：
[0013][0014]其中，A为经空间转换后获得的投影矩阵，f为焦距。
[0015]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制方法的一种优选方案，其中：线 路规划包括，任意选取轮廓形状为五边形的田地轮廓的某一条边作为线路规划 的基准线，并计算五条边的交点，作为线路节点；根据基准线获取起始节点(x， y)，并根据起始节点寻找间距节点；结合线路节点和间距节点，根据不同的转 弯模式规划不同的线路；根据不同的线路计算作业效率τ，作业效率最高所对 应的线路即为最短路径；其中，作业效率τ为：
[0016][0017]式中，l
j
为规划的第j条线路，j＝1，2，
…
，m。
[0018]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制方法的一种优选方案，其中：农 机位置包括，所述北斗模块包括天线、射频单元、处理单元和定位引擎；通过 射频单元对天线接收的卫星信号进行放大和转换，而后利用处理单元对转换的 信号进行跟踪捕获和信息提取，并将信息发送至定位引擎，获得农机位置。
[0019]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制方法的一种优选方案，其中：控 制农机作业包括，控制模块包括接收单元和伺服电机；通过所述接收单元接收 农机位置和最短路径，并分配时钟信号，而后向伺服单元发送带有时钟的第一 信号；伺服电机根据所述带有时钟的第一信号对农机进行速度和位置控制；其 中，接收单元内嵌有16MHz的温度补偿晶体振荡器。
[0020]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制系统的一种优选方案，其中：包 括，无人机，用于获取田地全景图像；图像处理模块，与所述无人机连接，用 于对所述田地全景图像进行预处理；线路规划模块，与所述图像处理模块连接， 用于根据预处理获得的图像对农机作业进行线路规划，生成最短路径；北斗模 块，用于获取农机位置；控制模块，分别与所述线路规划模块和北斗模块连接， 用于控制控制农机作业；其中，所述北斗模块包括天线、射频单元、处理单元 和定位引擎；天线，用于接收卫星信号；射频单元，与所述天线连接，用于对 天线接收的卫星信号进行放大和转换；处理单元，与所述射频单元连接，用于 对转换的信号进行跟踪捕获和信息提取；定位引擎，与所述处理单元连接，用 于获取农机位置。
[0021]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制系统的一种优选方案，其中：图 像处理模块包括平滑单元、校正单元和分割单元；平滑单元，用于去除田地全 景图像中的噪声，其包括通过滤波器A和滤波器B，滤波器A用于过滤低频噪 声，滤波器B用于进一步滤除噪声；
校正单元通过设定无人机的镜头畸变参数， 对田地全景图像进行畸变校正；利用分割单元对校正后的田地全景图像进行分 割，识别田地轮廓。
[0022]作为本专利技术所述的北斗导航农机作业控制系统的一种优选方案，其中：控 制模块包括接收单元和伺服电机；接收单元，用于接收农机位置和最短路径， 并用于分配时钟信号，以及向伺服单元发送带有时钟的第一信号；伺服电机， 与所述接收单元连接，用于根据所述带有时钟的第一信号对农机进行速度和位 置控制；其中，接收单元内嵌有16MHz的温度补偿晶体振荡器。
[0023]本专利技术的有益效果：本专利技术通过设计图像处理模块对无人机采集的全景图 像进行处理，为线路规划提供准确依据，同时通过加入农机工作效率和时钟， 有效地提高了农机的工作效率。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需 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性的前提下， 还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0025]图1为本专利技术第一个实施例所述的北斗导航农机作业控制方法的Coiflets 函数示意图；
[0026]图2为本专利技术第一个实施例所述的北斗导航农机作业控制方法的流程示意 图；
[0027]图3为本专利技术第二个实施例所述的北斗导航农机作业控制系统的结构示意 图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书 附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的 一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北斗导航农机作业控制方法，其特征在于：包括，通过无人机(100)获取田地全景图像，并通过图像处理模块(200)对所述田地全景图像进行预处理；基于预处理获得的图像，通过线路规划模块(300)对农机作业进行线路规划，生成最短路径；通过北斗模块(400)获取农机位置，将所述最短路径和农机位置输入至控制模块(500)，控制农机作业。2.如权利要求1所述的北斗导航农机作业控制方法，其特征在于：所述图像处理模块(200)包括平滑单元(201)、校正单元(202)和分割单元(203)；平滑单元(201)通过滤波器A和滤波器B去除田地全景图像中的噪声；校正单元(202)通过计算无人机(100)的镜头畸变参数和内参，对田地全景图像进行畸变校正；分割单元(203)通过FCM算法对校正后的田地全景图像进行分割，识别田地轮廓。3.如权利要求2所述的北斗导航农机作业控制方法，其特征在于：还包括，基于凯泽窗设计滤波器A，其中，过渡带频率为0.8pi，阻带边界频率为0.6pi，最小阻带衰减为53db，脉冲响应h＝fir(N，Wc)，N＝45/(2.286*Δw)为滤波器A的阶数，Wc为截止频率的范围，Δw为窗函数；选取Coiflets作为小波基，并计算分解层数，设计滤波器B，通过所述滤波器B进一步滤除噪声。4.如权利要求2或3所述的北斗导航农机作业控制方法，其特征在于：所述畸变校正包括，对镜头坐标(X，Y，Z)进行空间转换，计算内参矩阵Q：结合横向畸变(a，b)和纵向畸变(c，d)，计算镜头畸变参数r1、r2和内参q1、q2：其中，A为经空间转换后获得的投影矩阵，f为焦距。5.如权利要求4所述的北斗导航农机作业控制方法，其特征在于：线路规划包括，任意选取轮廓形状为五边形的田地轮廓的某一条边作为线路规划的基准线，并计算五条边的交点，作为线路节点；根据基准线获取起始节点(x，y)，并根据起始节点寻找间距节点；结合线路节点和间距节点，根据不同的转弯模式规划不同的线路；根据不同的线路计算作业效率τ，作业效率最高所对应的线路即为最短路径；其中，作业效率τ为：
式中，l
j
为规划的第j条线路，j＝1，2，
…
，m。6.如权利要求2、4、5任一所述的北斗导航农机作业控制方法，其特征在于：农机位置包括，所述北斗模块(400)包括天线(401)、射频单元(402)、处理单元(403)和定位引擎(404)；通过射频单元(402)对天线(401)接收的卫星信号进行放大和转换，而后利用处理单元(403)对转换的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚小波，韩连杰，张瑞宏，瞿济伟，沈辉，金亦富，张翼夫，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：