[发明专利]一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法。该方法采用卫星导航系统对航向物进行粗调和视觉导航系统对航向物进行微调，使航向物沿作物行中心线行走，其中，卫星导航系统对航向的低频大幅度调整，视觉导航系统对航向的高频小幅度调整。本发明提供的基于卫星导航和视觉导航的组合导航方法可以有效解决GNSS导航存在的精度低、不稳定、延时性及视觉导航在复杂光照环境下定位偏差等问题，提高了导航系统的稳定性，可以实现航向物在室外环境下的精确定位及自主导航，更好地应用于农作物生长过程中的农机精准作业。

技术领域

本发明涉及一种导航方法，特别涉及一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法及其应用，属于导航定位技术领域。

背景技术

随着科技的发展，实时导航与定位技术广泛的应用于生产及生活的各个领域(例如：智能交通、精准农业、机械控制等)。现有技术中的定位技术包括传统的全球卫星导航系统GNSS和视觉定位，一方面，全球卫星导航系统GNSS在环境影响较小的条件下可满足用户的基本定位需求，但是在环境复杂的农业和城市中，各种障碍物阻挡了导航信号，导致导航信号衰减，导航精度下降，同时由于障碍物的存在，GNSS接收机可见卫星数量变化较大，需要不断地重新接收可见卫星的星历，从而影响导航的时效性；另一方面，视觉定位利用可见光采集图像信息，在现有技术中采用摄像机采集，消费级摄像机存在于手机和数码相机中，应用方便快捷，具有较高的导航系统性价，但是，受环境(如光照)及车辆状态的不确定性影响，无法实时采集清晰的图像信息。

因此，需要提供一种新的导航系统以满足现有导航系统所要求的精度和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法及其应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法，采用卫星导航系统对航向物进行粗调和视觉导航系统对航向物进行微调，使航向物沿作物行中心线行走，

其中，卫星导航系统利用差分技术来获得航向物的位置信息和姿态信息，然后参照先前设定的导航线得到导航横向偏差和航向偏差信息，实现对航向的低频大幅度调整；

视觉导航系统通过对作物识别、定位、拟合直线获得导航线，同时根据摄像机固定安装在航向物的相对位置获得位置信息和姿态信息，从而得到导航横向偏差和航向偏差信息，实现对航向的高频小幅度调整。

进一步的，所述卫星导航系统包括GPS系统、GLONASS系统或GALILEO系统中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步的，所述视觉导航系统包括单目视觉导航系统和双目视觉导航系统中的任意一种或两种的组合，但不限于此。

在一些具体实施方案中，所述基于卫星导航和视觉导航的导航方法包括以下步骤：

令航向物中心点与卫星导航线的距离，即卫星导航横向偏差为d₁，航向物中心线与卫星导航线的夹角，即卫星导航航向偏差为θ₁；

令航向物中心点与视觉导航线的距离，即视觉导航线横向偏差为d₂，航向物中心线与视觉导航线的夹角，即视觉导航航向偏差为θ₂；

令d_c为卫星导航横向偏差预设粗调限定，θ_c为卫星导航航向偏差预设粗调限定；

令d₀为视觉导航横向偏差相对卫星导航横向偏差预设误差限定，θ₀为视觉导航航向偏差相对卫星导航航向偏差预设误差限定；