CN108303097A - 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统 - Google Patents

一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108303097A
CN108303097A CN201810266168.5A CN201810266168A CN108303097A CN 108303097 A CN108303097 A CN 108303097A CN 201810266168 A CN201810266168 A CN 201810266168A CN 108303097 A CN108303097 A CN 108303097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
big dipper
laser radars
machine
laser
movement station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810266168.5A
Other languages
English (en)
Inventor
杨福增
谭晨佼
王东飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest A&F University
Original Assignee
Northwest A&F University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest A&F University filed Critical Northwest A&F University
Priority to CN201810266168.5A priority Critical patent/CN108303097A/zh
Publication of CN108303097A publication Critical patent/CN108303097A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Guiding Agricultural Machines (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统。包括2D激光雷达，北斗定位移动站、北斗定位基站、2个电源模块、PC机和控制器。2D激光雷达安装在履带拖拉机前端，北斗定位移动站安装在履带拖拉机顶端，北斗定位基站安装在郁闭果园内；一个电源模块为2D激光雷达、北斗定位移动站、PC机和控制器提供电能，另一个电源模块为北斗定位基站提供电能；2D激光雷达、北斗定位移动站和控制器均与PC机连接。本发明在果树行间利用2D激光雷达获取导航参数，弥补了北斗定位系统在郁闭果园内枝叶遮挡下定位不可靠的问题；在果园地头利用北斗定位信息，弥补了2D激光雷达在地头果树缺失时无法获取导航参数的问题，提高了导航的可靠性。

Description

一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统
技术领域
本发明涉及果园机械自动导航领域，具体涉及一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统。
背景技术
我国是一个果业大国，果品种植面积和产量均居世界第一，但果业生产极大程度上仍依靠传统人工作业的生产方式，生产效率低，亟需引入具有自主导航功能的智能农机装备；在郁闭果园内，传统的GPS定位由于枝叶的严重遮挡，GPS信号时有时无，导致定位效果不佳，需要其他传感器提供导航信息，但在果园地头，GPS未被遮挡，因此能够根据GPS提供的高精度的导航信息进行自动导航。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统，主要包括2D激光雷达，北斗定位移动站、北斗定位基站、2个电源模块、PC机和控制器，其特征在于：所述的2D激光雷达安装在履带拖拉机前端，北斗定位移动站安装在履带拖拉机顶端，北斗定位基站安装在郁闭果园内，一个电源模块为2D激光雷达、北斗定位移动站、PC机和控制器提供电能，另一个电源模块为北斗定位基站提供电能，2D激光雷达、北斗定位移动站和控制器均与PC机连接。
所述的2D激光雷达对果树位置不断进行扫描，由于果树会对激光脉冲产生反射，2D激光雷达接收到发射信号，在扫描的图像中就会产生一个凹陷，凹陷就代表果树位置。
所述的北斗定位移动站和北斗定位基站通过载波相位差分技术实时获取履带拖拉机的精确位置信息。
所述的PC机判断北斗定位移动站接收到的卫星数量，如果小于4颗，则根据2D激光雷达获取的果树位置利用最小二乘法拟合导航线，从而计算出横向偏差和航向偏差，如果接收到的卫星数量大于等于4颗，则根据北斗定位信息计算出横向偏差和航向偏差。
所述的控制器接收PC机发送的横向偏差和航向偏差，利用模糊控制计算得到控制履带拖拉机左右转向电磁阀开启的时间，实现履带拖拉机的方向调整，完成精确导航。
本发明的有益效果为：
根据本发明，在果树行间利用2D激光雷达获取导航参数，弥补了北斗定位系统在郁闭果园内果树枝叶遮挡下定位不可靠的问题；在果园地头利用北斗定位信息，弥补了2D激光雷达在地头果树缺失的情况下无法获取导航参数的问题，提高了导航的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明中基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统结构示意图。
图2为本发明中基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统PC机处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步解释说明：
如图1所示，一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统，主要包括2D激光雷达，北斗定位移动站、北斗定位基站、2个电源模块、PC机和控制器，其特征在于：所述的2D激光雷达安装在履带拖拉机前端，北斗定位移动站安装在履带拖拉机顶端，北斗定位基站安装在郁闭果园内，一个电源模块为2D激光雷达、北斗定位移动站、PC机和控制器提供电能，另一个电源模块为北斗定位基站提供电能，2D激光雷达、北斗定位移动站和控制器均与PC机连接。
如图2所示，PC机首先读取北斗定位移动站接收到的卫星数量，如果卫星数量小于4颗，则表明北斗信号被遮挡，履带拖拉机处于果树行间，无法通过北斗定位系统完成精确定位，此时根据2D激光雷达数据，利用最小二乘法拟合出导航线，然后计算出横向偏差和航向角偏差；如果卫星数量大于等于4颗，则表明北斗信号未被遮挡，履带拖拉机处于果园地头，能通过北斗定位系统完成精确定位，此时根据北斗定位系统的位置信息，计算出横向偏差和航向角偏差，然后将横向偏差和航向角偏差发送给控制器，控制器利用模糊控制算法得到履带拖拉机左右转向电磁阀开启的时间，实现履带拖拉机的方向调整，完成精确导航。
上面以具体实施例予以说明本发明的结构及工作原理，本发明并不局限于以上实施例，根据上述的说明内容，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统，主要包括2D激光雷达，北斗定位移动站、北斗定位基站、2个电源模块、PC机和控制器，其特征在于：所述的2D激光雷达安装在履带拖拉机前端，北斗定位移动站安装在履带拖拉机顶端，北斗定位基站安装在郁闭果园内，一个电源模块为2D激光雷达、北斗定位移动站、PC机和控制器提供电能，另一个电源模块为北斗定位基站提供电能，2D激光雷达、北斗定位移动站和控制器均与PC机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统，其特征在于：所述的2D激光雷达对果树位置不断进行扫描，由于果树会对激光脉冲产生反射，2D激光雷达接收到反射信号，在扫描的图像中就会产生一个凹陷，凹陷就代表果树位置。
3.根据权利要求1所述的一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统，其特征在于：所述的北斗定位移动站和北斗定位基站通过载波相位差分技术实时获取履带拖拉机的精确位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于2D激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统，其特征在于：所述的PC机判断北斗定位移动站接收到的卫星数量，如果小于4颗，则根据2D激光雷达获取的果树位置利用最小二乘法拟合导航线，从而计算出横向偏差和航向偏差，如果接收到的卫星数量大于等于4颗，则根据北斗定位信息计算出横向偏差和航向偏差。
5.根据权利要求1所述的一种基于2D激光雷达和北斗的郁闭果园导航系统，其特征在于：所述的控制器接收PC机发送的横向偏差和航向偏差，利用模糊控制计算得到控制履带拖拉机左右转向电磁阀开启的时间，实现履带拖拉机的方向调整，完成精确导航。
CN201810266168.5A 2018-03-28 2018-03-28 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统 Pending CN108303097A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810266168.5A CN108303097A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810266168.5A CN108303097A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108303097A true CN108303097A (zh) 2018-07-20

Family

ID=62847715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810266168.5A Pending CN108303097A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108303097A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109952857A (zh) * 2019-04-22 2019-07-02 山东交通学院 一种能自动完成割草作业的果园割草机及方法
CN110780669A (zh) * 2019-07-29 2020-02-11 苏州博田自动化技术有限公司 林间机器人导航与信息采集方法
CN111983637A (zh) * 2020-08-20 2020-11-24 南京林业大学 一种基于激光雷达的果园行间路径提取方法
CN112882075A (zh) * 2021-01-20 2021-06-01 广东电网有限责任公司广州供电局 采用北斗导航定位和slam定位技术的导航定位方法
CN112965481A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 成都信息工程大学 基于点云地图的果园作业机器人无人驾驶方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102368158A (zh) * 2011-09-15 2012-03-07 西北农林科技大学 一种果园机械导航定位方法
CN102628932A (zh) * 2012-04-13 2012-08-08 北京汇美电子技术有限公司 基于北斗卫星的多功能导航雷达
CN104833992A (zh) * 2015-04-15 2015-08-12 华东师范大学 一种基于北斗短报文方式的rtk北斗定位系统及其方法
CN207115186U (zh) * 2017-01-22 2018-03-16 无锡卡尔曼导航技术有限公司 一种基于北斗的液压转向式农机自动驾驶控制装置
CN208171292U (zh) * 2018-03-28 2018-11-30 西北农林科技大学 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102368158A (zh) * 2011-09-15 2012-03-07 西北农林科技大学 一种果园机械导航定位方法
CN102628932A (zh) * 2012-04-13 2012-08-08 北京汇美电子技术有限公司 基于北斗卫星的多功能导航雷达
CN104833992A (zh) * 2015-04-15 2015-08-12 华东师范大学 一种基于北斗短报文方式的rtk北斗定位系统及其方法
CN207115186U (zh) * 2017-01-22 2018-03-16 无锡卡尔曼导航技术有限公司 一种基于北斗的液压转向式农机自动驾驶控制装置
CN208171292U (zh) * 2018-03-28 2018-11-30 西北农林科技大学 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109952857A (zh) * 2019-04-22 2019-07-02 山东交通学院 一种能自动完成割草作业的果园割草机及方法
CN109952857B (zh) * 2019-04-22 2024-04-05 山东交通学院 一种能自动完成割草作业的果园割草机及方法
CN110780669A (zh) * 2019-07-29 2020-02-11 苏州博田自动化技术有限公司 林间机器人导航与信息采集方法
CN111983637A (zh) * 2020-08-20 2020-11-24 南京林业大学 一种基于激光雷达的果园行间路径提取方法
CN112882075A (zh) * 2021-01-20 2021-06-01 广东电网有限责任公司广州供电局 采用北斗导航定位和slam定位技术的导航定位方法
CN112965481A (zh) * 2021-02-01 2021-06-15 成都信息工程大学 基于点云地图的果园作业机器人无人驾驶方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108303097A (zh) 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统
CN105700533B (zh) 基于北斗导航的农业机械自动驾驶控制系统及方法
CN102368158B (zh) 一种果园机械导航定位方法
CN112363503B (zh) 一种基于激光雷达的果园车辆自动导航控制系统
Xue et al. Autonomous agricultural robot and its row guidance
Masuzawa et al. Development of a mobile robot for harvest support in greenhouse horticulture—Person following and mapping
CN105629973B (zh) 一种基于rtk技术的农机直线行驶的方法及装置
CN109240284A (zh) 一种无人驾驶农机的自主路径规划方法及装置
CN103155758A (zh) 无人驾驶联合收割机的激光导航系统
CN105353758A (zh) 一种精密自动割草机分布式信标激光定位与轨迹控制系统
CN112859860A (zh) 一种机器人系统及其路径规划方法
Binbin et al. Research progress on autonomous navigation technology of agricultural robot
CN109213167A (zh) 一种农机无人化智慧控制系统及其控制方法
CN109276193A (zh) 一种可调节高度位置的机器人及避障方法
CN111194636A (zh) 智能棉芽打顶系统
Liu et al. Design of obstacle avoidance controller for agricultural tractor based on ROS
CN105247996A (zh) 一种基于导航系统的自动耕播机械装置
Wang et al. The design of agricultural machinery autonomous navigation system based on Linux-ARM
CN208171292U (zh) 一种基于2d激光雷达和北斗定位的郁闭果园导航系统
Hutsol et al. Robotic technologies in horticulture: analysis and implementation prospects
CN114089650B (zh) 一种基于物联网的智能农田喷药电子自动控制系统
CN211857287U (zh) 一种果园履带拖拉机导航控制系统
Van Zuydam Centimeter‐Precision Guidance of Agricultural Implements in the Open Field by Means of Real Time Kinematic Dgps
CN211745525U (zh) 智能棉芽打顶系统
CN110824500A (zh) 一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination