[发明专利]基于卫星和视觉融合的导航偏差感知及其信息获取方法

说明书

本发明涉及导航技术领域。目的是提出一种基于卫星和视觉融合的导航偏差感知系统及其信息获取方法，以提高数据综合利用率以及导航偏差信息获取的精度和可靠性。技术方案是：基于卫星和视觉融合的导航偏差感知系统，其特征在于：该系统包括用于接收卫星信号的卫星天线、处理卫星数据的接收机、用于采集图像的相机以及用于图像处理和信息融合的控制器；所述卫星接收机上设有接收云基站信号的无线模块；所述卫星接收机连接两个卫星天线；所述控制器分别连接卫星接收机与相机。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，具体涉及一种基于卫星和视觉融合的导航偏差感知系统及其信息获取方法。

背景技术

随着精准农业的发展，导航越来越广泛应用于现代农业生产的各个环节中。在农业生产的“耕、种”环节，由于田间无农作物作参照，因此多采用卫星导航。在农业生产的“管、收”环节，由于田间存在农作物，机具末端需要与农作物实时保持固定相对位置以避免作业过程中伤害农作物，因此多采用视觉导航。导航是农机自主作业的前提基础，导航精度直接影响农机作业精度和效果。导航偏差信息获取作为导航系统的前端，是后端导航控制的信息输入来源，直接影响导航精度。在农业复杂非结构环境下，天气、光照、农作物差异、农田土壤、农田杂草等因素都会对视觉导航偏差信息获取造成影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决农田复杂环境下单一导航信息易受干扰、不准确的问题，提出一种基于卫星和视觉融合的导航偏差感知系统及其信息获取方法，以提高数据综合利用率以及导航偏差信息获取的精度和可靠性。

本发明的技术方案是：

基于卫星和视觉融合的导航偏差感知系统，其特征在于：该系统包括用于接收卫星信号的卫星天线、处理卫星数据的接收机、用于采集图像的相机以及用于图像处理和信息融合的控制器；所述卫星接收机上设有接收云基站信号的无线模块；所述卫星接收机连接两个卫星天线；所述控制器分别连接卫星接收机与相机。

基于卫星和视觉融合的导航偏差信息获取方法，包括以下步骤：

1)根据前期“耕、种”环节的卫星导航作业情况，在系统中设置存储导航参考A、B点位置及导航误差dz，设置存储视场区域高度h；

2)计算卫星导航参考线和视觉导航参考线的最大夹角△θm；

3)实时获取卫星定位坐标，参照卫星导航参考线AB，计算卫星导航偏差：移动平台参考点到卫星导航参考线AB的距离为卫星导航偏距d₁，移动平台纵向中心线与卫星导航线AB的夹角为卫星导航偏角θ₁；

4)相机触发采集作物图像，经过图像处理，在相机坐标系中确定视觉导航参考线CD；

5)将视觉导航参考线CD经过坐标转换放入大地坐标系中记为C’D’；

6)计算视觉导航偏差：移动平台参考点到视觉导航参考线C’D’的距离为视觉导航偏距d₂，移动平台纵向中心线与视觉导航参考线C’D’的夹角为视觉导航偏角θ₂；

7)若AB与C’D’夹角属于[0，△θm]，则最终导航偏差即为视觉导航偏差，最终导航偏距为d₂，最终导航偏角为θ₂；

8)若AB与C’D’夹角不属于[0，△θm]，按导航偏差数据可信度计算方法，计算卫星导航偏距可信度P_d1、视觉导航偏距可信度P_d2、卫星导航偏角可信度P_θ1、视觉导航偏角可信度P_θ2，则最终导航偏距为(d₁ P_d2+d₂ P_d1)，最终导航偏角为(θ₁P_θ2+θ₂P_θ1)。