CN111867351B - 用于确定农作物的生存高度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定农作物的生存高度的方法，其中，借助雷达传感器的信号来进行所述生存高度的确定。

Description

用于确定农作物的生存高度的方法

背景技术

在一些农业机械、诸如联合收割机或者其他收割机的情况下，要收割的农作物的生存高度（Bestandhöhe）是用于运行农业机械的输入参量。例如，能够根据农作物的生存高度来预控制或调整对所收割的农作物进行加工的农业机械的组件或附件。这种调整或预控制在现有技术中通过农业机械的操作者的手动调整、例如通过如下方式来进行：即，农业机械的操作者将收割机的收割装置匹配于要收割的农作物的生存高度地校准。农作物的生存高度也针对调整处理设备、例如喷涂设备而言是输入参量。

从现有技术中已知用于多样应用的雷达传感器。

发明内容

根据本发明的用于确定农作物的生存高度的方法具有如下优点：借助雷达传感器的信号来进行生存高度的确定。生存高度的确定因此可以自动化地进行，从而也使得能够自动化地调整或预控制农业机械的组件或附件。还有利的是，对雷达传感器的使用使得也能够在黑暗或能见度差的情况下进行确定。在此，农作物理解为如下植物，所述植物通常以在耕种面上单一种植的方式来耕种。根据本发明的方法尤其是涉及这样的农作物，所述农作物通过紧挨着耕种面的地面上方被切断的方式来收割。这种农作物尤其可以是谷物、玉米或甘蔗。在此，生存高度指的是耕种面的给定面区段上的农作物的平均生长高度。

有利的构型方案是从属权利要求的主题。

有利地，生存高度的确定包括将反射对象分类成生存对象（Bestandsobjekt）或地面对象。反射对象在此应理解为每种如下对象：其反射由雷达传感器可识别的雷达回波。地面对象因此是对于雷达传感器可见的耕种面的地面区域。生存对象是能被分配给在耕种面上生长的农作物的雷达反射。将反射对象分类成生存对象或地面对象尤其是提供如下优点：仅必须观察生存对象以确定生存高度，这改善了生存高度确定的品质并且减小了用于确定生存高度的计算耗费。

有利地，为了将反射对象分类而确定在雷达传感器和反射对象之间的间距以及在反射对象和雷达传感器之间的相对速度。因此，可以有利地充分利用：由生存对象所造成的以及由地面对象所造成的雷达反射通常具有不同的几何学原点。通过基于相对速度和间距来进行分类，也能够放弃对反射对象角度进行的确定。

有利地，通过执行生存对象曲线的外插来确定生存高度，其中基于雷达传感器与生存对象之间的间距来确定生存对象曲线。在有利构型方案中，附加地基于雷达传感器和生存对象之间的相对速度来确定生存对象曲线。在特别有利的构型方案中，生存对象曲线是在如下二维图表中的曲线，其中所述二维图表的轴线通过雷达传感器和生存对象之间的间距以及通过雷达传感器和生存对象之间的相对速度来限定。该生存对象曲线在此是如下曲线，所述曲线在二维图表之内表示在间距和相对速度之间的特征性关联。

有利地，将生存对象曲线外插到如下区域，该区域相应于在生存对象和雷达传感器之间的为0的相对速度。如果将雷达传感器安置于在农作物上方进行移动的农业机械上，则只有紧挨着位于雷达传感器下方的反射对象具有为零的相对速度。描绘了间距与相对速度之间的关联的生存对象曲线因此在相对速度为零的区域内提供了关于在安装在农业机械上的雷达传感器下方的生存高度的信息。但是，因为由生存对象曲线的外插而获得生存高度，所以也将并非在雷达传感器下方紧挨着布置而是位于农业机械前方的区域内的反射对象的信息纳入到生存高度的确定中。所述生存高度的确定因此比仅仅基于朝下指向的雷达传感器的基于雷达的测量来对生存高度进行的确定明显要更鲁棒性。此外有利的是，因此也实现对如下农作物的生存高度确定，所述农作物仅仅以更小概率来产生可靠的雷达回波。另一优点是，农作物的生存高度的改变因此能够及早地被识别出，这使得能够及时地预控制农业机械的通常承载的附件。

有利的是，在使用训练数据的情况下进行：将反射对象分类成生存对象或地面对象。训练数据在此情况下可以是来自根据本发明方法的较早执行的数据，这些数据已附加地、例如通过补充性的测量或方法而被验证。在可替代的构型方案中，训练数据是如下数据，借助于自学习的算法、诸如神经网络已获得了所述数据。

有利地，借助雷达传感器的信号来进行生存高度的确定，其中该雷达传感器在农业机械上被布置在最大生存高度的上方。所述最大生存高度在此表示被分配给应被确定自身的生存高度的农作物的最大生长高度。在典型地不超过1.5米生长高度的农作物情况下，最大生存高度因此相应于1.5米，从而在有利的构型方案的范畴内，例如能够以2米高度将雷达传感器布置在农业机械上。

有利的是，设备此外被设立用于，执行根据本发明的方法的每个步骤。

有利的是，当计算机程序在控制单元上运行时，该计算机程序促使控制单元来执行根据本发明的方法的每个步骤。有利的还有如下存储介质，在该存储介质上存储根据本发明的计算机程序。

附图说明

接下来，根据附图进一步阐述本发明的实施例。在此：

图1示出农业机械的示意图，该农业机械包括被设立用于执行根据本发明的方法的实施例的设备；

图2在间距-相对速度图表中示出生存对象曲线和地面对象曲线的示例性示图；

图3示出根据本发明的方法的流程的示例性示图。

具体实施方式

图1示出农业机械（10）的示意图，其中该农业机械是收割机、尤其是联合收割机。农业机械（10）包括被设立用于实施根据本发明的方法的实施例的设备。该农业机械（10）包括雷达传感器（16），该雷达传感器这样布置在农业机械（10）的前侧处，使得该雷达传感器位于农作物的最大生存高度上方，其中所述农作物的生存高度应借助于根据本发明的方法来确定。在典型地达到1.5米的生长高度的农作物的情况下，雷达传感器（16）因此在1.5米高度上方被安置农业机械（10）上。例如，该雷达传感器（16）可以以2米的高度被安置在农业机械（10）上。农业机械（10）包括控制单元（12），该控制单元又包括存储介质（14）。该控制单元（12）和雷达传感器（16）经由信号线路而处于连接。

雷达传感器（16）如此安置在农业机械（10）上，使得该雷达传感器（16）的视角（17）覆盖如下区域，所述区域实现雷达传感器（16）的垂直向下以及在农业机械（10）前方的视野。该视角可以例如为82°。在雷达传感器（16）运行时，该雷达传感器检测不同的反射对象（20、22）。在图1中示意性地示出：反射对象（20、22）可以是耕种面的地面的区段，从而将由耕种面的地面的区段所造成的反射对象称为地面对象（20）；以及反射对象可以是农作物的部分，从而将这种反射对象称为生存对象（22）。生存对象尤其可以是农作物的顶部，但是也可以是其他适合于引起雷达回波的农作物部分。

在图1中描绘的示例中应假定，农业机械（10）移动。这种移动通过农业机械的速度向量（24）来表明。

图2在二维图表中示出生存对象曲线（48）和地面对象曲线（47）的示意性走向，其中所述二维图表的第一轴线（40）表示在雷达传感器（16）和反射对象（20、22）之间的间距，而所述二维图表的第二轴线（42）则表示在雷达传感器（16）和反射对象（20、22）之间的相对速度。借助该雷达传感器（16）可以针对每个反射对象（20、22）不仅确定与雷达传感器（16）的间距而且也确定在反射对象（20、22）与雷达传感器（16）之前的相对速度。与这两个所确定的参量相应地，在图2中所描绘的图表中进行录入。

根据本发明认识到，在图2中所描绘的图表中的录入并非是均匀分布的，而是细分成两个可区分的区域。这些可区分的区域其中的第一区域形成地面对象（20）的区域，而第二区域则形成生存对象（22）的区域。通过适合的数学方法、诸如拟合，能够基于这两个分开的区域来确定地面对象曲线（47）和生存对象曲线（48）。在一种特别有利的构型方案中，在此考虑如下情况：基本上平坦的耕作面积的地面对象的高度仅仅以+-10cm的数量等级波动。在一种特别有利的构型方案中，同样考虑：通过生存对象（22）造成的反射仅仅最多到农作物的最大生长高度为止是可能的。生存对象（22）的反射在此来自于如下高度区域，该高度区域从地面直至达到农作物的最大生长高度。相应地，推测为位于农作物中接近于最大生长高度的反射在生存对象曲线的确定中有利地被更大程度地加权。

在地面对象曲线（47）和第一轴线（40）之间的交点（46）相应于在地面上方的雷达传感器（16）的安装高度。在地面对象曲线（47）和第一轴线（40）之间的交点（46）例如借助地面对象曲线（47）的外插来确定。在生存对象曲线（48）和第一轴线（40）之间的交点（44）相应于在雷达传感器（16）和要确定的农作物生存高度之间的间距。在生存对象曲线（48）和第一轴线（40）之间的交点（44）也可以有利地通过生存对象曲线（48）的外插来确定。

图3示出根据本发明的方法的实施例的示意性流程。该根据本发明的方法的实施例以步骤100开始。在步骤100中，借助雷达传感器（16）来探测反射对象（20、22）。在步骤100之后接着执行步骤110。

在步骤110中，基于步骤100中所确定的数据，针对每个反射对象（20、22）来确定在反射对象和雷达传感器（16）之间的间距以及在雷达传感器（16）和反射对象之间的相对速度。接下来，执行步骤120。

在步骤120中，在步骤110中所确定的间距和相对速度被录入到坐标系中，其中，所述坐标系可以例如是图2中所描绘的坐标系。接下来，执行步骤130。

在步骤130中，确定生存对象曲线（48）。这有利地通过拟合来进行。在可替代的构型方案中，在步骤130中同样确定地面对象曲线（47）。在步骤130之后接着执行步骤140。

在步骤140中，将在步骤130中所确定的生存对象曲线外插到如下区域，该区域相应于在生存对象（22）和雷达传感器（16）之间的为0的相对速度。所述区域通过在图2中描绘的图表的生存对象曲线（48）和第一轴线（40）之间的交点（44）来标出。在步骤140之后接着执行步骤150。

在步骤150中，基于步骤140中所执行的外插来确定农作物的生存高度并输出。在根据本发明的方法的可选的扩展方案中，可以在步骤150之后接着进行步骤160。

在步骤160中使用所确定的生存高度，以便与所确定的生存高度相应地调整或预控制被使用用于收割农作物的农业机械（10）的组件或附件。

根据本发明的方法的所提出的实施例循环地进行，从而随时确定农作物的当前生存高度。

根据本发明的方法的所提出的实施例提供如下大的优点：针对直接在雷达传感器（16）的下方的区域来确定农作物的生存高度，而所述确定却考虑到位于农业机械（10）的区域内的生存对象（22）的信息。在农业机械（10）前方的、在其之内考虑到生存对象（22）的区域可以在此例如包括在农业机械（10）前方10米的区域。因此实现：与在并不考虑在农业机械（10）前方的区域内的其他生存对象（22）的情况下所可能实现的相比，以要高出非常多的精确度来确定在雷达传感器（16）下方的农作物的生存高度。根据本发明的方法的所提出的实施例因此也能够应用于引起较少雷达回波的农作物。

Claims (6)

1.一种用于确定农作物的生存高度的方法，其特征在于，借助雷达传感器（16）的信号来进行所述生存高度的确定，其中，对所述生存高度的所述确定包括：将反射对象分类成生存对象（22）或地面对象（20），其中，为了分类所述反射对象而确定在所述雷达传感器（16）和所述反射对象之间的间距以及在所述雷达传感器（16）和所述反射对象之间的相对速度，其中，通过执行生存对象曲线（48）的外插来确定所述生存高度，其中基于所述雷达传感器（16）与所述生存对象（22）之间的间距来确定所述生存对象曲线（48）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述生存对象曲线（48）外插到如下区域，所述区域相应于在所述生存对象（22）和所述雷达传感器（16）之间的为零的相对速度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在使用训练数据的情况下进行：将反射对象分类成生存对象（22）或地面对象（20）。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助雷达传感器（16）的信号来进行所述生存高度的确定，其中所述雷达传感器（16）在农业机械（10）上被布置在最大生存高度上方。

5.一种设备，所述设备被设立用于执行根据权利要求1至4其中任意一项所述的方法的每个步骤。

6.一种存储介质（14），在所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序在控制单元（12）上运行时，所述计算机程序促使所述控制单元（12）来执行根据权利要求1至4中任意一项所述的方法的每个步骤。

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