[发明专利]一种果树行间农用车辆航向角与横向偏差的测定方法

说明书

本发明涉及一种果树行间农用车辆航向角与横向偏差的测定方法，所述农用车辆的车头上设有激光发射器和双目相机；该激光发射器能够发射红色水平激光束；所述激光发射器和双目相机均与工控机电性相连，通过激光在车辆行驶前方的树干上形成红色条形光斑标记，再通过相机采集图像后，传输至工控机，通过YOLOv3目标检测、双目相机三角测距法、最小二乘法等方法，计算得到航向角和横向偏差，具有测量速度快，精确度高，稳定性强等特点，且可避免因障碍物遮挡卫星定位信号等不良因素对导航参数测定的影响。

技术领域

本发明涉及一种车辆导航参数检测方法，尤其是一种农业车辆的导航参数检测方法，具体的说是一种果树行间农用车辆航向角与横向偏差的检测方法。

背景技术

传统自动行驶农用车辆在测定航向角以及横向偏差时，大都采用基于双天线GNSS或GNSS与位姿传感器相结合的方法。但GNSS在受遮挡的果园中数据接收容易受到干扰，从而导致测得的航向角与横向偏差存在误差或得到错误的结果，最终容易使农用车辆与树干之间发生碰撞事故。

因此，需要对以上传统检测方法加以改进，以便农业车辆在果园行走时，可获得更优的导航精度和稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种果树行间农用车辆航向角与横向偏差的测定方法，可以避免果园因高空遮挡而丢失卫星定位数据等因素对测定的影响，获得更优的导航精度和稳定性，而且，本方法还可在夜晚正常工作，极大的提高工作效率。

本发明的技术方案是：

一种果树行间农用车辆航向角与横向偏差的测定方法，所述农用车辆的车头上设有激光发射器和双目相机；该激光发射器能够发射红色水平激光束；所述激光发射器和双目相机均与工控机电性相连；

所述测定方法包括以下步骤：

1)农用车辆在果树行间低速行驶，并打开激光发射器，在车辆行驶方向前方左右两侧果树行的树干上形成红色条形光斑标记；同时，以车辆的几何中心点对地面的投影设为基准原点O，激光发射器几何中心点对地面的投影为F点，以作为y轴正方向，将 y轴绕基准原点O顺时针旋转90°得到x轴；根据右手定则，z轴竖直向上，建立车辆的基坐标系O-xyz；再测量得到O点到双目相机左相机光心O^’在x、y、z方向上的平移量，通过对坐标系O-xyz平移，以O^’为原点建立相机坐标系O^’-x^’y^’z^’；

2)双目相机采集图像，图像传入工控机中训练好的YOLOv3模型中进行红色条形光斑标记检测。当检测到图像中存在红色条形光斑标记时，目标检测框会将所有红色条形光斑标记逐个框住；将目标检测框的中心点坐标视为红色条形光斑标记的中心点坐标，由双目相机三角测距法得到每个红色条形光斑标记中心点在相机坐标系O^’-x^’y^’z^’中的位置坐标，再通过坐标平移得到红色条形光斑标记在O-xyz坐标系中的坐标。

3)将红色条形光斑标记中心点在O-xyz中的空间坐标向xOy进行投影，投影得到的点为A_i和B_j；其中，A_i表示农用车辆左侧第i排红色条形光斑标记中心点在xOy面投影得到的点，B_j表示农用车辆右侧第j排红色条形光斑标记中心点在xOy面投影得到的点；

4)统计红色条形光斑标记数量；

如果满足以下条件，转步骤5)；否则，转步骤8)：

其中，Num(*)表示满足*条件的点的个数；