[发明专利]一种基于多源信息融合的农机轨迹跟踪、避障系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于多源信息融合的农机轨迹跟踪、避障系统及方法，包括用户交互模块、环境感知模块、多源信息融合模块、路径规划决策模块和执行模块，用户交互模块由用户选择关键点，生成全局规划的参考路径，同时实时显示农机状态；环境感知模块实时采集当前路况、环境数据以及车辆位姿信息；多源信息融合模块将环境感知模块采集到的不同传感器且在同一环境内的信息去除噪声，进行融合处理；路径规划决策模块将得到的融合过的环境信息与参考路径信息对比，决策出当前适宜的转角速度控制量；执行模块与路径规划决策模块相连通，控制农机完成跟踪任务；本发明克服了现有路径跟踪方法精度不高且遇到障碍物无法绕行的缺点。

技术领域

本发明涉及一种基于多源信息融合的农机轨迹跟踪、避障系统及方法，属于智能控制领域。

背景技术

农业生产是人类繁衍生存最基础的物资来源，我国是个农业大国，却是个农业弱国，为满足社会经济发展和人民生活水平逐渐提高的需要，就要加快发展农业机械化，推进农业精准化、精细化，发展精准农业；同时，由于当前农业生产收益年年下滑、生产成本节节攀升，严重打击了农业从业人员的生产，农业劳动力投入逐渐不足，推进无人驾驶农机发展，提高粮食产量，改善农业智能化水平刻不容缓。

当前农机路径跟踪以及避障已经成为农机智能化的研究热点；自动驾驶包含两方面内容，一是导航定位技术，二是路径跟踪技术。导航技术主要是采用传感器进行车辆定位，依赖于传感器精度，可靠性；路径跟踪则是控制车辆按照规划好的路线行驶，跟踪精度直接关乎农机装备的可靠性，影响农机作业精准度。

已有的农机路径跟踪技术主要是跟踪全局路径，但无人驾驶农机在实际行驶时，预先给定的参考路径可能存在石头、电线杆、树枝等障碍物，当遇到障碍物时，无人驾驶车辆需要根据障碍物信息进行局部路径规划，绕开障碍物继续行驶，避让障碍物后，继续完成全局路径跟踪。

发明内容

本发明提供一种基于多源信息融合的农机轨迹跟踪、避障系统及方法，克服了现有路径跟踪方法精度不高且遇到障碍物无法绕行的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于多源信息融合的农机轨迹跟踪、避障系统，包括用户交互模块、环境感知模块、多源信息融合模块、路径规划决策模块和执行模块，前述的用户交互模块由用户选择关键点，生成全局规划的参考路径，同时实时显示农机状态；环境感知模块实时采集当前路况、环境数据以及车辆位姿信息；所述的多源信息融合模块与环境感知模块相连通，将环境感知模块采集到的不同传感器且在同一环境内的信息去除噪声，进行融合处理；前述的路径规划决策模块与多源信息融合模块相连通，将得到的融合过的环境信息与参考路径信息对比，决策出当前适宜的转角速度控制量；所述的执行模块与路径规划决策模块相连通，接受路径规划决策模块的转角、刹车指令，控制农机完成跟踪任务；

前述的路径规划决策模块包括轨迹重规划模块和轨迹跟踪控制模块；

作为本发明的进一步优选，前述的用户交互模块由显示屏、路径生成器组成；环境感知模块包括轮速传感器、激光雷达、摄像头和组合导航系统；前述的执行模块包括转向电机、制动器和油门踏板；

作为本发明的进一步优选，前述的路径规划决策模块由带避障功能的轨迹重规划和跟踪控制器组成。

一种基于多源信息融合的农机轨迹跟踪、避障方法，包括以下步骤：

第一步：用户交互模块由用户选择离散点，完成全局路径规划形成参考路径，并传输至路径规划决策模块；

第二步：环境感知模块监测农机周围路况信息以及车辆位姿信息，将信息传输至多源信息融合模块；

第三步：多源信息融合模块利用离线训练好的神经网络处理由环境感知模块处接收到的数据，得到处理过的当前农机位置、速度、航向角、障碍物距离和尺寸，传输至路径规划决策模块；