[发明专利]基于控制时序组合的宏微导航方法

说明书

本发明公开了一种基于控制时序组合的宏微导航方法。本发明基于控制时序组合的宏微导航系统，包括：宏观导航信息获取系统，所述宏观导航信息获取系统包括卫星天线和卫星接收机由卫星天线接收定位信息，并输入卫星接收机，计算出宏观导航偏距、偏角信息；以及微观导航信息获取系统，所述微观导航信息获取系统包括相机和图像处理器，由相机采集作业图像，并输入图像处理器进行处理分析，计算出微观导航偏距、偏角信息。本发明的有益效果：宏观导航基于绝对坐标系，用于广袤田间的大尺度转移，微观导航基于相对坐标系，确保机具末端实时保持与作物精准的相对位置。

技术领域

本发明涉及导航控制领域，具体涉及一种基于控制时序组合的宏微导航方法。

背景技术

随着科学技术的发展，现有的导航组合方式已经很难满足复杂的外部环境，尤其在农业领域，自然环境的复杂性、作物种类和种植农艺的多样性，以及作物生长周期内可能会发生的根系迁移和枝叶发散生长等，都会对导航系统精准度和可靠性造成了巨大的影响。

传统技术存在以下技术问题：

因此单一的导航方式难以满足农业生产自动化、智能化的需求，寻找一种高精度高可靠性的组合导航具有重要的意义。导航是智能农业装备在田间自主行走和精准作业的基础前提，田间自主行走是装备在广袤的田间进行大尺度移动，是较为宏观的基于绝对坐标的导航控制；而精准作业要求装备搭载的机具末端实时保持与作物精准的相对位置，是较为微观的基于相对坐标的导航控制。因此探索一种宏观导航控制和微观导航控制组合的方法，对智能农业装备在田间自主作业的实现具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于控制时序组合的宏微导航系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了基于控制时序组合的宏观导航和微观导航组合方法，主要包括：

宏观导航信息获取系统主要由卫星天线、卫星接收机组成，由卫星天线接收定位信息，并输入卫星接收机，计算出宏观导航偏距、偏角信息。宏观导航信息获取系统还可以是基于绝对坐标系的信标定位、WIFI定位系统等。

微观导航信息获取系统主要由相机、图像处理器组成，由相机采集作业图像，并输入图像处理器进行处理分析，计算出微观导航偏距、偏角信息。微观导航信息获取系统还可以是基于相对坐标系的激光定位、超声定位系统等。

宏观导航偏距、偏角的计算以大地为绝对坐标系，先间隔有序地采集作物行中心部分位置点的经纬度坐标，然后依次连接经纬度坐标点即为宏观导航参照线。导航控制过程中，固定安装在移动装备上的卫星天线实时检测装备的经纬度坐标，并计算移动装备相对宏观导航参照线的偏距、偏差。

微观导航偏距、偏角的计算以移动装备为相对坐标系，先通过固定安装在移动装备上的相机实时采集作物图像，并通过图像处理器进行图像处理和分析，提取作物中心线即为微观导航参照线，然后计算移动装备相对微观导航参照线的偏距、偏差。

时序控制以宏观导航信息与微观导航信息按1：n的时序比依次输出到导航控制器，导航控制器输出期望转角给转向系统，转向系统根据期望转角实时调整转向，从而实现导航控制。

每个完整的控制循环耗时包括信息获取耗时、信息处理耗时、信息执行耗时。因此在基于控制时序1：n的宏微导航控制中，每段控制时序耗时应不小于相应导航每个完整控制循环耗时。先分别取宏观导航和微观导航每段控制时序耗时尽可能小数值，并参考宏观导航信息采集周期与微观导航信息采集周期的比值预取n值，然后根据宏微导航控制仿真或实际导航效果进行优化。

基于控制时序组合的宏微导航控制方法包括以下步骤：

S110判断控制时序计数是否等n，若等于n则将进行1次宏观导航控制，否则继续进行微观导航控制；

S120获取宏观导航偏差信息，并将控制时序计数进行清零；