[实用新型]一种基于北斗/惯性/二维激光雷达组合的果园自动喷药车控制系统

说明书

本实用新型专利是一种基于北斗/惯性/二维激光雷达组合的果园自动喷药车系统，其中主要元件包括：计算机（PC）、XW‑GI5651惯性测量单元（IMU），北斗卫星导航系统（BDS）的基准站接收机、S10B‑9011BA二维激光雷达（2D Lidar）等。喷药车自动平行于一排排的果树直线前进以及拐弯，同时根据果树树叶的茂密程度，对果树喷洒适量的农药。从而在很大程度上降低了人的劳动强度，提高工作效率，保证工作质量，并且极大程度地减少了农药的浪费，降低农药对周围环境的污染。在此基础上，2D Lidar采集的信息会绘制成三维图像供人观察，人也可以通过远程手动控制喷药车，用来操控车辆规避危险或紧急停止。

技术领域

本发明涉及一种基于北斗/惯性/二维激光雷达组合的果园自动喷药车控制系统，属于农业设备技术领域。

背景技术

随着近些年农业自动化发展水平的提升以及相关技术应用程度的加深，人们对相关技术应用的认知度和认可度也在不断增强。在农业自动化建设中，喷施技术占据着重要的位置，对推动农业自动化发展起到重要的作用，自动喷药技术是农林业生产自动化的关键技术。农业设备自动导航系统是现代智能农业机械的一个重要组成部分，在自动喷洒农药肥料、插秧耕作等许多方面有着广泛的用途。其中，减轻农业劳动者工作强度，增加经济和环境效益以及高速作业情况下的作业精度要求是研究农业设备导航系统的主要因素。

发明内容

为解决上述问题，本专利提出如下技术方案：一种基于北斗/惯性/二维激光雷达组合的果园自动喷药车控制系统，包括三个子系统：（1）自动导航系统；（2）果树数据采集及处理系统；（3）人机交互系统；所述自动导航系统、果树数据采集及处理系统连接人机交互系统。所述自动导航系统包括BDS基准站接收机，所述BDS基准站接收机连接计算机-工控机；所述果树数据采集及处理系统包括S10B-9011BA 2D Lidar、计算机-工控机、图像显示器、喷头，所述S10B-9011BA 2D Lidar采集果树数据，所述S10B-9011BA 2D Lidar连接计算机-工控机，所述计算机-工控机连接图像显示器、喷头。所述人机交互系统包括计算机-工控机（与果树数据采集及处理系统中的计算机-工控机为同一个计算机）、计算机-远程控制机、显示屏；所述计算机-工控机通过2.4G无线网络连接计算机-远程控制机；所述计算机-远程控制机连接显示屏（此显示屏与果树数据采集及处理系统中的图像显示器不为同一个）。其中主要元件包括：计算机（PC）、XW-GI5651惯性测量单元（IMU），北斗卫星导航系统（BDS）、S10B-9011BA二维激光雷达（2D Lidar）等。

进一步的，所述S10B-9011BA 2D Lidar设有以太网口（RJ-45），所述S10B-9011BA2D Lidar通过网线与计算机-工控机通信。

进一步的，本专利中，以惯性导航系统作为辅助导航系统。由于会出现定位信号偶尔丢失或定位设备接收能力不佳的情况，BDS在单独使用时较难满足导航性能的要求，提高导航系统整体性能的有效途径是采用组合导航技术，即用两种或两种以上的非相似导航系统对同一导航信息作测量并解算以形成测量量，从这些测量量中计算出各导航系统的误差并校正之，多以惯性导航系统作为辅助导航系统。

进一步的，本专利采用XW-GI5651 IMU为BDS提供辅助导航功能，其负责采集设备的实时准确的载体姿态和传感器数据，此组合导航系统不仅比单一的北斗定位系统导航精度更高，而且在定位系统数据出现丢失或异常时，也能在短时间内继续为导航系统提供精准的导航数据，来保持喷药车的自动导航功能。再交由PC进行卡尔曼滤波后，获得更精准的数据，驱动设备导航，大大提高了自动导航的稳定性，能够使喷药车尽可能地沿直线行驶和完成转弯功能，为喷药车自动喷洒奠定了基础。

进一步的，本专利中，BDS基准站接收机具有串口（RS-232），则使用串口转USB数据线与计算机-工控机通信。

进一步的，本专利中，XW-GI5651 IMU具有串口（RS-232），则使用串口转USB数据线与计算机-工控机通信。