[发明专利]一种喷雾机械组合导航方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，尤其是一种喷雾机械组合导航方法和系统。

背景技术

DGPS导航能够输出高更新率的导航数据，提高GPS导航精度，能增强系统的抗干扰性、稳定性、可用性和完整性。但是由于GPS容易受到外界环境的干扰，且动态性能差，要得到连续可靠的定位信息就必须依赖其它手段。普通GPS导航系统精度低、亚米级精度不能满足农业需求，而高精度的价格昂贵。惯性导航不仅能够提供载体位置速度参数，还能提供载体的三维姿态参数，是完全自主的导航方式，在各个领域应用广泛。但是，惯性导航难以克服的缺点是其导航定位误差随时间累加，难以长时间独立工作。DGPS惯性组合导航系统既保持了二者的优点，又防止了导航定位误差随时间的积累，能提高导航系统的整体性能。机器视觉导航技术能根据摄像机对周围环境实时探测的信号，规划出所需路径，并能够沿着该路径，移动到预定目标处进行作业。而作物的等间距平行种植有利于精确导航的实现。喷雾机械均匀施药，雾滴粒径较小、易蒸发，不易辨别农药未喷洒和已喷洒的边界位置。多行连续喷洒时，重喷、漏喷现象严重，不利于植物的生长。如何精准定位喷幅边界是实现精确施药的关键问题。

农业机械装载导航系统有利于特定位置的精确定位。ZL200710028875.2公布了“一种农业机械导航的组合定位方法”，首先采用伪距差分GPS传感器测量得到农业机械初步定位的位置值，然后采用电子罗盘和微机械陀螺传感器对农业机械的航向角度进行测量，融合两种信息，获得农业机械定位和航向角度信息的精确估计。ZL201110096896.4公布了一种“基于GPS和机器视觉的组合导航定位系统及方法”，GPS定位装置，用于对导航车进行GPS定位，获得导航车的位置坐标、航向角度、以及行驶速度，并发送至融合定位装置；机器视觉定位装置，用于采集导航路径上的农田图像，对采集到的图像进行图像处理，提取导航路径，得到导航路径中已知点的位置坐标，并发送至融合定位装置；融合定位装置，用于对来自所述GPS定位装置以及机器视觉定位装置的信息进行空间配准和时间配准，并进行滤波处理，得到最终定位信息。ZL200610089594.3公布了一种“棉花喷药机导航路径识别方法”采用视觉系统和计算机采集图像并处理，实现自动识别、定点、定量喷药。以上系统都能实现农业机械的精确定位，而且可以应用到喷杆喷雾机，但无法实现喷杆喷雾机喷幅边界的精确拼接，导致喷杆喷雾机重喷、漏喷、越界喷等现象。

发明内容

针对现有技术中喷雾机重喷、漏喷、越界喷等缺陷，本发明提供一种喷雾机械组合导航方法及系统，通过集成GPS惯性导航装置、喷幅边界导航装置和作物行导航装置采集的信息，调整喷杆喷雾机位置，实现精确喷雾，防止重喷、漏喷、越界喷等现象，具体技术方案如下：

一种喷雾机械组合导航系统，由喷杆喷雾机、泡沫剂喷洒装置和导航系统组成，其特征在于：所述导航系统包括与车载计算机直接相连的DGPS惯性组合导航装置、喷幅边界机器视觉导航装置和作物行机器视觉导航装置，所述喷雾机的喷杆悬挂于可移动动力机械3后方，用于采集作物行信息图像的摄像头A4安装在可移动动力机械3的车轮上方，采集喷幅边界信息的摄像头B2和摄像头C6安装在喷杆两端，泡沫剂喷洒装置A1和泡沫剂喷洒装置B7分别安装在所述喷杆上，并分别位于摄像头B2和摄像头C6的正下方。

所述可移动动力机械3包括拖拉机、汽车、三轮车等。

所述喷幅边界机器视觉导航装置包括：图像采集模块，用于采集泡沫轨迹图像；图像处理模块，对图像采集模块采集到的图像进行处理，提取泡沫轨迹，并发送至车载计算机。

所述作物行机器视觉导航装置包括：图像采集模块，用于采集田间作物行图像；图像处理模块，对图像采集模块采集到的图像进行处理，提取作物行中心线，获得轨迹偏离信息，并发送至车载计算机。

基于所述喷雾机械组合导航系统的喷雾机械组合导航方法，包括以下步骤： 

第一步：利用DGPS惯性组合导航装置对喷杆喷雾机定位，采集喷杆喷雾机初步位置信息，并发送至车载计算机；

第二步：利用喷幅边界机器视觉导航装置采集泡沫轨迹图像，对采集到的图像进行处理，提取泡沫轨迹信息，并发送至车载计算机；

第三步：利用作物行机器视觉导航装置采集作物行位置图像，对采集到的图像进行处理，提取轨迹偏离信息，并发送至车载计算机；

第四步：利用车载计算机对来自所述DGPS惯性组合导航装置、喷幅边界机器视觉导航装置和作物行机器视觉导航装置所采集的信息进行集成，实现喷杆喷雾机的精确导航。