[发明专利]一种面向智能农机的全地形全源组合导航系统

权利要求书

1.一种面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，包括激光雷达导航模块、北斗导航模块、惯性导航模块、视觉导航模块、路径规划模块、数据管理模块、综合环境感知模块和导航模式切换模块；

所述激光雷达导航模块、北斗导航模块、惯性导航模块和视觉导航模块的输出端并列设置且均与数据管理模块相连接；数据管理模块将接收到的信号处理后传递给导航模式切换模块进行模式切换；同时，激光雷达导航模块与视觉导航模块将采集到的环境感知数据传递给综合环境感知模块，综合环境感知模块对作业空间信息进行分析，并将数据传递给路径规划模块，路径规划模块将规划路径信息传出。

2.根据权利要求1所述的面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，所述激光雷达导航模块采用三维多线激光雷达，用于空间定位与障碍物检测，并提供相关作业环境参数，从而获得综合环境感知数据；北斗导航模块包括卫星天线与卫星信号接收机，采用单点北斗进行经纬度信息定位；惯性导航模块包含IMU和电子罗盘；所述惯性导航模块提供航向角度信息与磁偏角信息；视觉导航模块包括双目摄像头，双目摄像头进行被动信息导航且对环境无损，用于自然环境感知与视觉空间同步定位；视觉导航模块、激光雷达导航模块将采集到的环境感知数据传递给综合环境感知模块；综合环境感知模块生成高精度三维地图。

3.根据权利要求1所述的面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，所述数据管理模块包括数据处理单元、数据同步单元、数据发送单元和数据融合单元；数据管理模块针对各个传感器数据传输速率不统一、存在错误数据帧的情况进行数据速率的统一与错误数据帧的处理，针对组合导航模式中的多传感器进行有效数据融合。

4.根据权利要求1所述的面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，所述激光雷达导航模块、北斗导航模块、惯性导航模块、视觉导航模块为即插即用的便携组合，且具有统一的硬件与软件接口；综合环境感知模块进行作业区域的高精度电子地图生成；导航模式切换模块自主作业模式的选择与作业模式的切换；数据管理模块进行数据的同步、纠错、融合、发送。

5.根据权利要求3所述的面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，所述数据融合单元进行数据融合的步骤包括：首先对多个传感器信号平均值计算，随后对平均值信号方差估计；权系数计算后融合值计算。

6.根据权利要求3所述的面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，所述组合导航模式选择包括：

在地形匹配为大田环境时，针对卫星信号稳定且强的信号，选择单一的北斗导航系统；

在地形匹配为大田环境时，针对卫星信号弱的情况选取北斗导航与惯性导航组合模式；

在地形匹配为丘陵环境时，针对光线良好的情况下选取视觉导航与惯性导航组合模式；

在地形匹配为丘陵环境时，针对光线较差情况下选取激光雷达导航与惯性导航组合模式；

在地形匹配为密植环境时，针对结构化种植采取视觉导航；

在地形匹配为密植环境时，针对非结构化种植采取激光雷达导航与视觉导航组合模式。

7.根据权利要求1所述的面向智能农机的全地形全源组合导航系统，其特征在于，所述数据管理模块的工作步骤：识别激光雷达导航模块、北斗导航模块、惯性导航模块、视觉导航模块的ID，确定数据源；读取数据至缓冲区进行数据同步处理；进行数据可靠性检测、数据异常判断、数据纠错；数据打包校验发送。