[发明专利]一种基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法及导航系统

权利要求书

1.一种基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法，其特征在于：分别确定收获机当前时刻的横向位置偏差以及航向角度偏差，将所述横向位置偏差及航向角度偏差进行融合，根据融合后的数据调节转向机构，控制收获机的转向；

所述当前时刻的横向位置偏差以及航向角度偏差由北斗设备和视觉传感器分别确定，视觉传感器确定收获机当前时刻的横向位置偏差以及航向角度偏差的具体步骤为：提取割台两侧边界线与收割作业边界线，通过两直线间的关系，得到收获机当前时刻的横向位置偏差d_V以及航向角度偏差

所述其中：O为收获机一侧视觉传感器安装轴线与该侧割台边界线之间的实际垂直距离，o为收获机该侧视觉传感器安装轴线与该侧割台边界线之间在图像平面中的垂直距离，d为图像平面第i行中割台两侧边界线与收割作业边界线的水平距离，定位点在收获机前进方向左侧时的d_V值为负，定位点在收获机前进方向右侧时的d_V值为正；J为收获机割台宽度，为当前作业条件下的最优割幅宽度；所述当前作业条件下的最优割幅宽度为：联合收获机在不同航向角度、不同横向位置偏移、不同速度及不同损失率的情况下，得到的割幅宽度最优估计；

北斗确定收获机当前时刻的横向位置偏差具体为：记当前定位点与当前规划作业路径之间的垂直距离为d_B，定位点在收获机前进方向左侧时的d_B值为负，定位点在收获机前进方向右侧时的d_B值为正；

所述规划作业路径是根据收获机作业路线及作业方向得到的：

(1)若收获机初始作业方向是以收获机前进方向左侧沿着作业边界线进行收割，以“U”字型路线作业时，将当前作业直线x＝b向坐标系右侧平移收割作业宽度L得到下一条作业规划路径x＝b+L；以“回”字形路线作业时，得到第k条路径为：

其中，n为收获机沿y轴方向的作业长度，m为收获机沿x方向的作业长度，i为k除以4的余数，

(2)若收获机初始作业方向是以收获机前进方向右侧沿着作业边界线进行收割，以“U”字型路线作业，将当前作业直线x＝b向坐标系左侧平移收割作业宽度L得到下一条作业规划路径x＝b-L；以“回”字形路线作业时，得到第k条路径为：

2.根据权利要求1所述的基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法，其特征在于：所述水平距离d的获取过程为：控制器调用收获机该侧视觉传感器，视觉传感器采集图像信息，提取并拟合割台两侧边界线与收割作业边界线。

3.根据权利要求1所述的基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法，其特征在于：

所述其中a₁、b₁为割台两侧边界线，a₂、b₂为收割作业边界线所在直线的系数。

4.根据权利要求1所述的基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法，其特征在于：

所述横向位置偏差以及航向角度偏差确定后，根据设置的初始横向偏差阈值范围为(d₁,d₂)，航向角度偏差阈值为确定横向位置偏差和航向角度偏差的有效信息，

根据有效信息，确定横向位置偏差和航向角度偏差的调节范围。

5.根据权利要求4所述的基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法，其特征在于：所述横向位置偏差的调节范围为：其中λ为横向位置偏差调节参数；所述航向角度偏差的调节范围为：其中θ为航向角度偏差调节参数。

6.一种实现权利要求1-5任一项所述的基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法的系统，其特征在于：包括控制器，所述控制器接收北斗设备、视觉传感器和联合收获机谷物损失实时监测系统获取的信息，得到预测输出的联合收获机转角信息及最优割幅宽度；最优割幅宽度用以修正视觉传感器横向位置偏差；所述控制器还经过控制单元与收获机转向机构相连，收获机转向机构根据转角信息控制收获机转向。