CN113819921A - 一种执行终端的导航方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种执行终端的导航方法及电子设备，该执行终端的导航方法，包括：获取包含作业地块的地图；获取作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像；获取作业对象在图像中所包含的目标特征区域中的目标坐标点及目标特征区域所属目标行的行方向；确定执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离，以及当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角，输出提示执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。通过本申请，实现了引导执行终端准确地移动至目标坐标点的目的，解决了定位系统的定位误差所造成的导航不准确的问题。

Description

一种执行终端的导航方法及电子设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种执行终端的导航方法及电子设备。

背景技术

对于雌雄同体的农作物(例如玉米)而言，为了提高授粉及培育高纯度种子的需求，需要去除母本植株上的雄穗，以确保父本植株的雄穗与母本植株的雌穗进行杂交从而保证种子纯度。母本植株与父本植株通常生物学属性有规划地种植在地块的垄上。目前，通常依靠人或者其他自动化作业设备(例如配置自动识别雄穗的摘取装置的无人机)移动至母本植株上具雄穗的植株附近，以依靠人工或者自动化作业设备清除母本植株上的雄穗。因此，如何准确地确定生长雄穗的母本植株准确的地理位置，对去除母本植株的雄穗以保证确保高纯度育种具有重要意义。此外，对于种植于土地中其他种类的植株基于特殊作业的需要，例如，对采用联合收割机对玉米、高粱后的地块中残留在植株上的玉米或者高粱重新以人工方式或者无人机执行补充收割作业时，也需要准确地确定残留果实所在植株所具有的准确的地理位置。

由于母本植株上残余的雄穗或者残留果实的植株的分布具有随机性，因此如何确定并引导人工或者作业设备以最合理的方式进入地块以及如何规划人或者作业装置在地块中移动并执行对应的去除母本植株的雄穗或者收割残留果实的植株等具体作业的路径规划就显得非常重要。在路径规划中，如何准确地寻找到目标特征所相邻的列通道就显得非常重要，如果列通道选择错误则必然导致对植株上所含目标特征的植株出现定位错误，且频繁地在列通道之间作跨行操作会对植株造成不必要的伤害。

申请人检索发现公开号为CN108876903A的中国发明专利公开了“一种基于玉米雄穗三维表型的玉米品种区分方法及系统”。该现有技术基于三维表型参数构建途径以区分玉米品种，不仅无法实现对存在玉米雄穗等目标特征所属母本植株相邻列通道的准确定位，还存在计算开销较大、软件开发复杂及硬件成本较高的缺陷。

此外，采用无人机航拍地块以形成地块图像，并通过包含雄穗的目标图像进行识别的方法以确定母本植株中残余的雄穗以及雄穗所在母本植株的地理位置。申请人指出该现有技术不仅存在前述基于算法造成的定位不准确的缺陷，且需要依赖GPS定位系统进行定位，由于GPS定位系统通常会产生1～2米的误差，会导致对残余雄穗的母本植株或者残留果实的植株的定位产生一定的误差，同时，执行终端在执行时存在的导航误差，从而导致执行终端无法找到残余雄穗的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种执行终端的导航方法及电子设备，用以实现克服传统GPS定位系统所存在的定位误差和算法缺陷，以及执行终端定位系统的定位误差，以引导执行终端准确地找到存在目标坐标点，提高对包含目标坐标点的目标特征区域定位作业的准确性，并降低寻找到目标坐标点的难度。

为实现上述目的之一，本发明提供了一种执行终端的导航方法，包括：

S1、获取包含作业地块的地图；

S2、获取作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像；

S3、获取作业对象在所述图像中所包含的目标特征区域中的目标坐标点及所述目标特征区域所属目标行的行方向；

S4、确定执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离，以及当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角，输出提示所述执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4包括：

S41、获取执行终端的当前坐标点；

S42、判断执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离是否小于或者等于预设距离上限值，并判断执行终端的当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角是否小于或者等于预设角度；

若是，获取当前坐标点所属的列通道编号，计算目标坐标点所属的目标行编号与所述列通道编号所形成的列通道值差；

S43、根据所述列通道值差输出提示所述执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S43包括：

通过目标行编号确定目标行相邻的列通道编号；

若列通道编号等于目标行相邻的列通道编号，输出跨行数量为0的执行指令；

若列通道编号不等于目标行相邻的列通道编号，基于列通道编号与目标行编号确定偏差参数，根据所述偏差参数配置包含跨行数量和移动角度的执行指令。

作为本发明的进一步改进，所述作业对象包括：连续沿行种植的目标行组，以及

隔离相邻两个目标行组且区别于所述目标行组的隔离行组；

所述目标行组包括三行或者三行以上平行且等间距的目标行，所述隔离行组包括至少一行与所述目标行区别的隔离行，所述隔离行是与目标行具有不同生物学属性的植株。

作为本发明的进一步改进，获取当前坐标点所属的列通道编号包括：通过执行终端的感知设备实时确认获得或者通过执行终端所配置的写入设备获取；

其中，所述目标行编号和列通道编号在所述目标行组中顺序定义。

作为本发明的进一步改进，还包括：

持续获取当前坐标点至目标点坐标之间的直线与所述行方向形成的实时方位角，当执行终端依据执行指令移动后，判断此时执行终端所形成的实时方位角相对于执行执行指令之前的当前方位角是否增大；

若实时方位角增大时，输出调整所述执行终端移动的修正指令，所述修正指令包括移动方向或者跨行数量中的一种或几种。

作为本发明的进一步改进，还包括：

在对当前目标坐标点对应的目标特征区域执行作业后，判断当前目标坐标点是否存在关联的后续目标坐标点；

若是，确定指示执行终端从当前目标坐标点移动至后续目标坐标点的执行指令，所述后续目标坐标点与当前目标坐标点位于同一图像；

若否，循环执行所述步骤S1至步骤S4；

其中，所述当前目标坐标点是执行终端进入同一图像中执行首次作业并包含目标特征区域的作业对象。

作为本发明的进一步改进，还包括：

当完成当前目标坐标点对应的目标特征区域执行作业后，持续获取后续目标坐标点，判断当前坐标点至后续目标坐标点之间的距离是否小于或者等于预设距离下限值；

若是，发出修正指令指示执行终端沿着当前列通道远离所述后续目标坐标点，直至当前坐标点至后续目标坐标点的距离大于或等于预设距离下限值且小于或者等于预设距离上限值，所述修正指令包括移动方向。

作为本发明的进一步改进，所述目标坐标点为目标行上具有的目标特征区域在地图所形成的地图坐标范围内的任一坐标点；其中，所述目标特征区域包括雄穗、花苞、残枝或者果实在所述图像中形成的区域，所述目标坐标点包括位于同一图像或者不同图像中当前目标坐标点与后续目标坐标点。

基于相同发明思想，本发明还提供了一种电子设备，包括：

处理器，存储器，以及

在处理器与存储器之间建立通信连接的通信总线；

所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序，以实现如上述任一项发明创造所揭示的一种执行终端的导航方法的步骤；

所述电子设备嵌布形成一可视化界面，以通过所述可视化界面显示由所述执行终端的导航方法确定的执行指令和/或修正指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本发明所揭示的一种执行终端的导航方法，实现了准确引导执行终端准确地到存在目标坐标点所属的目标行相邻的列通道，从而实现最终引导执行终端准确地移动至目标坐标点的目的，提高了对包含目标坐标点的目标特征区域定位的准确性，并能够实现对每张图像所包含的一个或者多个作业点所对应的作业点所属的列通道执行连续的计算，不仅降低了确定列通道的计算开销，还解决了GPS定位系统所存在定位误差所导致的对包含作业点的定位及导航不准确的技术问题，降低了对目标坐标点的定位难度，保证执行终端的精准作业。同时，本发明还降低了执行终端因定位错误所导致的不必要的跨行操作，从而避免了执行终端对目标行所可能造成的伤害，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明一种执行终端的导航方法的整体流程图；

图2为图1所示出的本发明一种执行终端的导航方法的步骤S4的详细流程图；

图3为执行终端根据本发明一种执行终端的导航方法在地块所含的多个目标特征区域所选取的任一目标坐标点C1～C3所确定的目标行相邻的列通道中的示意图，其中，执行终端从当前位置NP-1、NP-2及NP-3沿其所在列通道移动至执行终端与目标特征点所形成的当前距离小于或者等于预设距离上限值S时，先引导执行终端执行跨行(即横向跨越至少一个目标行或者隔离行)，然后沿被最终确定的列通道所形成的延伸方向接近目标坐标点C1，并最终移动至第一个作业点O1以执行作业，并在第一个作业点O1的作业执行完毕后，移动至位于同一个图像中第二个目标坐标点C2以与目标特征区域所适配的作业，其中，目标特征区域由目标行所包含的雄穗、花苞、残枝或者果实中的一种或者任意几种对象在图像中所对应的区域；

图4为执行终端从当前位置NP-3沿该当前位置所属列通道所形成的延伸方向朝目标坐标点C1移动并形成实时坐标点NP-3b，根据执行指令及修正指令移动至被确定的第一个作业点(即作业点O1)所在列通道所形成的实时坐标点NP-3d的示意图；

图5为执行终端从当前位置NP-3沿该当前位置所属列通道所形成的延伸方向朝目标坐标点C1移动并形成实时坐标点NP-3a，根据执行指令及修正指令移动至被确定的第一个作业点(即作业点O1)所在列通道所形成的实时坐标点NP-3f的示意图；

图6为从第一个图像(即P1)中所含的目标坐标点(即P1中目标坐标点C2)在被确定的第二个作业点(即作业点O2)完成与目标坐标点C2所适配的作业后，通过本发明所揭示的一种执行终端的导航方法确定出于另一个图像(即P2)中所含的目标坐标点(即P2中的目标坐标点C3)所对应的第三个作业点(即作业点O3)所在列通道的示意图；

图7为本发明一种电子设备的拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

简要而言，本申请所示各个实施例所揭示的一种执行终端的导航方法及电子设备可用于实现对地块中植株上所具有的目标特征执行与其相适配的作业。例如，当目标特征为母本植株上的雄穗(雄穗包含残余雄穗，为去雄后残余未去除的雄穗或者后期长出的雄穗)时，对目标特征所执行的作业为通过人工或者具动力机构的机器人摘除雄穗的操作；当目标特征是果实时，对目标特征所执行的作业通过人工或者具动力机构的机器人(即“执行终端”的下位概念)收集经过第一次果实收集作业后依然残留在果树上的部分遗漏的果实。术语“执行终端”包括人工或者具动力机构的机器人(例如通过接收到的执行指令或修正指令并能够沿列通道移动或者执行跨目标行及隔离行的自动化设备)。

术语“作业对象”包括但不限于玉米、果树或者茶树等。术语“地块”与术语“作业地块”具等同技术含义。术语“当前坐标点”(即当前坐标点NP-1～NP-3)是指执行终端根据目标坐标点接收到执行指令前所形成的坐标点，术语“实时坐标点”是相对于前述“当前坐标点”通过本发明所生成的执行指令和/或修正指令移动后在地块中所对应的任意位置的坐标点，且实时坐标点与当前坐标点可以位于同一张图像，也可分属于两张相邻或者不相邻的图像。术语“当前位置”由“当前坐标点”在地图坐标范围所形成的坐标点确定。术语“地块图像”与术语“图像”具等同含义，例如图1中的图像P1与图像P2，图像P1与图像P2可为相邻的两张不同图像，也可为不相邻的两张不同图像。图像为通过高清航拍设备所获取的包含目标行和隔离行的高清图像。本申请中的地块中的作业对象形成的多个列通道可以是彼此平行直线布置，也可以是以规则方式曲线(例如S型)布置，只要地块中的作业对象是沿行规则种植的，即可适用本发明所揭示的技术方案。需要说明的是，在本申请中，术语“沿行种植”是指如图2中竖直方向上所定义的种植方向。

现有技术通常直接采用目标特征区域所对应的坐标直接规划路径，但无论是无人机航拍获取的地块图像还是从后台数据库记载的地图，均由于GPS定位系统固有的定位精度缺陷而存在1～2米定位误差的技术问题，从而导致无法生成引导执行终端移动到目标特征区域的导航路径的问题，同时执行终端存在的导航误差问题，使得执行终端被引导至错误的列通道位置，从而导致无法找到真实目标特征区域所在的目标行中的一棵或者多一棵植株(即作业对象的一种下位概念)。其中，目标特征区域为目标特征在图像中形成的区域，目标特征包括雄穗、花苞、残枝或者果实中的一种或多种。需要说明的是，即使采用高精度定位设备(例如RTK设备)予以定位，但如果通过RTK设备进行定位及实现对目标特征点予以导航的方式，对无线网络(4G或者5G无线通信网络)的信号强度要求非常高，如果无线网络信号较差或者信号丢失，会出现严重的导航迟滞及掉线现象。同时，本发明所含技术方案的应用场景通常在野外，因此无线网络信号通常较差或者几乎没有无线网络信号，因此使用RTK设备等高精度定位设备对目标特征点进行导航并不具有实际应用价值。此外，本实施例所揭示的执行终端的导航方法可在一次性下载获取包含作业地块的地图及作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像后，即使失去无线网路信号也能实现离线导航，从而降低了对无线网络信号的依赖性。

本申请所揭示的执行终端的导航方法所确定的列通道可引导执行终端在地块中准确的移动至包含目标特征区域的作业对象附近(通常位于作业对象一侧的列通道的某个具体的坐标)所相邻的一个列通道中，以沿最终根据准确定位的列通道移动至目标坐标点附近，以对地块中沿列通道的一侧或者两侧种植的作业对象上所具有的一个或者多个目标特征(例如雄穗、花苞、残枝、果实)执行适配的作业，尤其适用于地面作业终端，可显著提高了执行终端移动至包含目标特征区域所相邻的列通道中的对应的多个作业点(即作业点O1～O3)的准确性，从而提高执行终端执行作业的准确性，并提高与目标特征区域所适配作业的作业效率。

以下通过若干实施例对本发明的具体实现过程予以阐述。

实施例一：

本实施例揭示了本发明一种执行终端的导航方法的一种具体实施方式。

参图1至图6所示，在本实施例中，该执行终端的导航方法(以下简称“导航方法”)，包括以下步骤S1至步骤S4。该导航方法旨在引导执行终端移动至目标特征点所属的列通道，并沿被确定的列通道移动至作业点O1～O3，以执行对目标特征区域所适配的作业。参图2所示，其表示地图信息，C1为目标特征点的坐标，NP-3为当前坐标点，当前坐标点通过执行终端在进入地块之后通过自身携带的GPS定位设备确定或者图传设备确定或者通过现有技术中任一种无线通信协议(例如4G或者5G无线通信网络)从后台(未示出)获取。

由于目标特征点和当前坐标点都存在误差，本申请通过获取的图像确认C1所属F3行，基于真实场景校准了C1的偏差，保证了C1所属行的绝对准确性，故执行终端位于当前坐标点NP-3开始移动并需要对位于图像P1中的目标坐标点C1执行作业时，只需要通过该导航方法引导执行终端移动至位置12(或者位置11)所属的列通道中，只要到达了准确的列通道，就能够确保执行终端(例如人或者机器人)能够沿列通道向目标坐标点C1予以准确移动，以执行后续的作业，并避免后续作业过程中因列通道定位错误所导致的作业执行效率低下，以及由于定位错误后执行无谓的跨行操作对植株所造成的伤害。申请人指出虽然图3中示出的三个当前坐标点NP-1～NP-3仅为典型范例，且当前坐标点NP-1～NP-3可位于地块中，也可位于地块外，在此不再枚举。

步骤S1、获取包含作业地块的地图。该地图为高清地图，包含作业地块中的作业对象信息和地理信息。进一步的，在获取地图之后，通过现场实际坐标与图像坐标进行标定，以提高地图定位精度。该地图也可以是通过对作业地块进行测绘的地图，以提高作业对象信息和地理信息的准确度，便于后续的执行终端的准确导航以及与目标特征区域所对应的目标特征(例如母本玉米植株上残余的雄穗)适配作业(例如该作业可为去除母本玉米植株上残余雄穗的雄穗去除操作)的执行。作业内容可根据目标特征区域所对应的目标特征而定。

参图2所示，作业对象包括：连续沿行种植的目标行组，以及隔离相邻两个目标行组且区别于目标行组的隔离行组。目标行组包括三行或者三行以上平行且等间距的目标行(实际间距存在偏差，在本申请保护范围之内)，隔离行组包括至少一行与目标行区别的隔离行，隔离行是与目标行具有不同生物学属性的植株。不同生物学属性既可以是雌性与雄性的生物学属性差别，也可以是玉米与高粱等不同品种生物学属性差别。目标行是可能包含目标特征所在的作业对象(例如母本玉米植株)，一个隔离行(或者由多个隔离行所组成的隔离行组)通常间隔排布于多个目标行之间。图2中圆圈代表目标行，圆圈填充斜线的是隔离行。目标行分别用目标行编号F1～F4表示，位于两个隔离行组之间的多个列通道分别用列通道编号T1～T5表示。隔离行组可包含一行或者两行隔离行；通常的，目标行组中所包含的目标行的数量大于隔离行组中所包含的隔离行的数量，以提高高纯度种子的产量。同时，在本实施例中，相邻两个列通道之间的宽度为W，列通道可形成于目标行之间，或者也可形成于目标行与隔离行之间。

步骤S2、获取作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像。该图像可通过无人机或者遥感卫星通过照相机或者摄像机等成像设备以垂直或者基本垂直的角度拍摄获取，或者，可通过监测设备以现有任何一种无线/有线传输设备从后台(例如云服务器或者计算集群的数据库)予以导入或者获取。步骤2所含技术方案可采用现有技术中成熟的航拍技术或者遥感技术予以实现。前述监测设备可采用现有技术中任意一种无线/有线数据收发设备予以实现。同时，步骤S2中的图像还可以实时获取的方式予以确定。在获取了图像后，基于学习的目标特征模型(例如正样本模型与负样本模型)在图像上识别目标特征以确定目标特征在图像上的区域，配置为目标特征区域。此外，该图像还包含坐标信息，以便对该目标特征进行定位。鉴于基于学习的目标特征模型以识别确定目标特征在图像上的区域是现有技术，在此不再展开叙述。进一步的，目标行编号是基于包含作业对象的图像确定的，通过在图像上识别作业对象以及行方向并进行编号来确定，参考前述编号方式来实现。具体的，需要确认两个相邻隔离区中的目标特征行的作业区域作为一个独立的作业区域进行编号。

步骤S3、获取作业对象在图像中所包含的目标特征区域中的目标坐标点及目标特征区域所属目标行的行方向。行方向是指目标行(或者隔离行)在地块中的基于特定的种植规律所形成的方向。目标特征区域由作业对象(例如玉米、果树)在步骤S2的图像中所包含的一个或者多个目标特征(例如雄穗、花苞、残枝、果实)所形成的至少包含一个像素点所形成的区域。目标特征区域为一个或者多个目标特征在获取的图像中的图像坐标范围，基于获取的图像中的图像坐标范围和已知的图像坐标(预设)的几何关系，以及已知的图像坐标与地图坐标的转换模型(通过已知图像坐标和获取的图像的位置坐标确定)，可以确定目标特征范围在地图上对应的地图特征范围。本实施例中的目标坐标点为目标行上具有的目标特征区域在地图所形成的地图坐标范围内的任一坐标点；其中，目标特征区域包括雄穗、花苞、残枝或者果实等目标特征在图像中形成的区域，且目标坐标点为前述区域中被任意选取的一个或者多个像素点所对应在地图上所对应的坐标点。目标坐标点包括位于同一图像和/或不同图像中当前目标坐标点与后续目标坐标点。如图2所示，如果执行终端已经在第一个作业点(O1)完成了作业并需要移动至第二个作业点(O2)，那么目标坐标点C1就是当前目标坐标点，目标坐标点C2就是后续目标坐标点，并依次类推。鉴于目标特征区域中的目标坐标点可通过现有技术中成熟的图像识别技术实现。多张图像(例如图像P1与图P2)与地图坐标的转换模型转换后即可确定目标坐标点C1～C3。

需要说明的，在本实施例所揭示的导航方法中，可在执行终端获取到包含作业地块的地图、作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像及作业对象在图像中所包含的目标特征区域中的目标坐标点及目标特征区域所属目标行的行方向后，无需无线通信数据、或无线通信数据不稳定、或直接断开与后台的无线通信数据链路，并以离线方式生成执行指令和/或修正指令，从而实现了离线导航并降低了对无线网络信号的依赖性。

步骤S4、确定执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离，以及当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角，输出提示执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。当执行终端接收到执行指令后，执行与目标特征区域所适配的作业，例如，采用人工方式或者机器人的机械臂自动摘除母本植株上的雄穗的去除雄穗作业。执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离与实时方位角在执行终端移动过程中呈动态变化。只有在当前距离与(实时)方位角达到设定参数(即预设距离上限值S、预设距离下限值K及预设角度θ)时，才触发移动，而在此之前可任意移动，可提高作业效率；同时，通过该方法，将连续的两个作业点之间的直线距离所定义的作业范围限制在预设距离上限值S以内，便于后续精确作业。通常的，当方位角变大时且当前坐标点与目标坐标点之间的距离大于预设距离上限值S时，则认为该执行终端的移动动作(例如含沿列通道移动或者跨行移动)是错误的，需要通过修正指令予以修正，以尽快引导执行终端进入到正确的列通道中，以实现最终导航至目标坐标点的目的。当方位角变大且当前坐标点与目标坐标点C1之间的直线位于目标坐标点C1所在的行方向逆时针增大时，可认定执行终端位于目标坐标点C1所在目标行的右侧；当方位角变大且当前坐标点与目标坐标点C1之间的直线位于目标坐标点C1所在的行方向顺时针增大时，可认定执行终端位于目标坐标点C1所在目标行的左侧，由此可为执行终端确定出横向移动以执行跨行方向的指令。

结合图2所示，在本实施例中，该步骤S4包括以下子步骤S41至子步骤S43。

子步骤S41、获取执行终端的当前坐标点。申请人以当前坐标点NP-3为范例予以示范性阐述。当前坐标点NP-3可通过执行终端内置或者人携带的定位系统(例如GPS定位系统或者北斗定位系统)以获得当前位置所形成的当前坐标点。同时，目标坐标点C1的坐标可通过前述步骤S3予以确定。

子步骤S42、判断执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离是否小于或者等于预设距离上限值S，并判断执行终端的当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角是否小于或者等于预设角度θ。预设角度θ可设置为小于或者等于45度。若是，即执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离小于或者等于预设距离上限值S且同时满足执行终端的当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角小于或者等于预设角度θ时，获取当前坐标点所属的列通道编号，计算目标坐标点所属的目标行编号与列通道编号所形成的列通道值差。若否，即当前距离超过预设距离上限值S或者当前方位角大于预设角度θ时，则证明执行终端还未达到合理位置(即此时执行跨行操作会由于GPS定位系统所存在的定位而导致无法准确地进入到作业点所属的列通道)。此时，可继续沿着靠近目标坐标点的方向沿着执行终端所在的列通道移动，或者调整移动方向。判定之前的移动方向错误并需要沿反方向移动。所谓反方向是指沿行方向和/或垂直于行方向的相反方向。

由于现有的GPS定位系统存在定位误差，因此在本实施例中，通过设定当前距离和当前方位角的触发方法，并通过后续执行指令及修正指令以克服对目标坐标点的定位误差并进一步提高导航作业效率。通过将当前距离设置在预设距离上限值S范围内，可将当前坐标点限制在相邻两个目标作业区域内，避免由于距离过远而无法准确定位，其中，预设距离上限值S可根据目标作业区域的宽度、误差参数、校准参数来确定，目标作业区域为列通道宽度W×(目标行数量+隔离行数量)，误差参数可基于图像的定位误差和执行终端的定位误差来设置或者模拟甚至执行对定位误差的误差拟合，校准参数可根据执行终端的移动速度进行确定。

具体的，获取当前坐标点所属的列通道编号包括：通过执行终端的感知设备(例如RFID设备)实时确认获得或者通过执行终端所配置的写入设备(例如能够获取列通道编号的扫描设备、或触控设备)获取。目标行编号和列通道编号在目标行组中顺序定义。在本实施例中，所谓顺序定义是指目标行编号与列通道编号地块所有区域中起始编号的规则相同。例如，图2中左侧的目标行组与右侧的目标行组中的目标行编号与列通道编号均是F1～F4及T1～T5。参考图3所示，由于定位系统的误差，执行终端的当前坐标点NP-3反应在真实场景中可能在T4通道，通过常规技术确定的导航方法无法实现准确导航，尤其适用于没有无线通信链路信号的情况下，解决离线精准导航的问题。本申请通过确定当前坐标点的列通道，实现当前坐标点的校准，从而基于校准的目标特征点的行编号F3和校准的当前坐标点的列通道编号T2实现精准导航，解决了图像定位误差和导航定位误差的技术问题。同时，本申请还可通过获得作业地块的地图、作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像及作业对象在图像中所包含的目标特征区域中的目标坐标点及目标特征区域所属目标行的行方向信息，实现离线导航，彻底解决作业地块中无线信号依赖性大、定位精度误差大的问题。

进一步的，所谓列通道值差是指执行终端所在列通道所具有的列通道编号与目标坐标点行编号之间的差值。一种可选实施例中，可规定列通道编号-目标行编号的差值为正时，则表明执行终端位为目标坐标点所在目标行的右侧，需要向左侧作业；当列通道值差为负时，则表明执行终端位于目标坐标点所在目标行的左侧，需要向右侧作业。前述符号“-”为减法运算符号，前述符号“×”为乘法运算符号。

子步骤S43、根据列通道值差输出提示执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。具体的，步骤S43包括：

通过目标行编号确定目标行相邻的列通道编号。参图3所示，形成目标坐标点C1的目标行具有目标行编号F3，由此可以确定目标行编号F3相邻的两个列通道编号，即列通道编号T3与列通道编号T4。若列通道编号等于目标行相邻的任一列通道编号，即列通道值差＝0或±1，输出跨行数量为0的执行指令。对于执行终端位于T4中，则输出跨行数量为0的执行指令，此时执行终端不需要执行向左跨行的操作，可以直接沿列通道编号为T4的列通道，并以接近目标坐标点C1的方式移动至第一个作业点(O1)。

若列通道编号不等于目标行相邻的任一列通道编号，即列通道值差≠0且≠±1，基于列通道偏差值、列通道编号确定的列通道值差，以及方位角正/负角、目标行数量、隔离行数量，配置包含跨行数量和移动角度的执行指令。可基于不同的情况情景，配置不同的决策模型。

若执行终端与目标坐标点处于同一作业区域(即图3中4行目标行的区域)时，则只要根据列通道值差就可确定跨行数量和移动方向。例如，若当前坐标点的列通道编号为T2，而目标坐标点的行编号为F4，则列通道值差为-2，需要向右跨2行。若当前坐标点的列通道编号为T5，而目标坐标点的行编号为F1，则列通道值差为4，需要向左跨4行。若执行终端与目标坐标点不在同一作业区域，还需要通过目标行数量、隔离行数量、实时方位角正负来确定跨行数量和移动方向。若实时方位角为正(逆时针方向)，则跨行数量＝目标行数量+隔离行数量+列通道编号-目标行编号-1，例如，若执行终端所确定的当前坐标点位于图3中右侧的目标行组中的列通道编号T2的列通道中，目标坐标点C1确定的目标行编号也为F3，则此时执行终端需要向左跨越4+2+2-3-1＝4行，其中移动角度既可以沿垂直于行方向作横向移动，也可以与行方向呈一定夹角的方式斜向移动，且前述夹角在0～90之间，且不包含0度及90度。若实时方位角为负(顺时针方向)，则执行终端跨行数量＝目标行数量+隔离行数量-(列通道编号-目标行编号)，即若当前坐标点在左侧作业区域中列通道编号为T4的列通道(图未示)，目标坐标点C1确定的目标行编号也为F3，则执行指令为引导执行终端向右跨越4+2-4+3＝5行。若当前坐标点在左侧的作业区域中列通道编号为T2的列通道(图未示)，目标坐标点C1确定的目标行编号也为F3，则执行指令为引导执行终端向右跨越4+2-2+3＝7行。前述符号“+”为加法运算符号。在实际应用中，无法确定执行终端与目标坐标点是否处于同一作业区域，一般可以按照同一作业区域的方案配置执行指令，并且通过如下方式对错误的执行进行修正，从而提高指令准确性，保证作业准确性。

持续获取当前坐标点至目标点坐标之间的直线与行方向形成的实时方位角，当执行终端依据执行指令移动后，判断此时执行终端所形成的实时方位角相对于执行执行指令之前的当前方位角是否增大；若实时方位角增大时，输出调整执行终端移动的修正指令，修正指令包括移动方向或者跨行数量中的一种或几种。通过确认修正指令，避免执行终端与目标坐标点处于两个目标作业区域的情况，避免无法导航至目标坐标点的情况，提高作业准确性。

参图3所示，当前坐标点在接收到执行指令之前形成当前坐标点NP-3。当沿着列通道T2向上移动并到达实时坐标点NP-3a时，执行终端与目标坐标点C1之间形成的距离等于预设距离上限值S且执行终端的当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角小于预设角度θ，触发生成执行指令的事件。目标坐标点C1所在的目标行具有目标行编号F3，当前坐标点NP-3与目标坐标点C1之间的连线与目标行编号F3所述的目标行的行方向形成当前方位角θ3，当移动至实时坐标点NP-3a时形成实时方位角θ4，则继续沿列通道向上移动并到达实时坐标点NP-3a时形成实时方位角θ6。实时方位角θ4、实时方位角θ5及当实时方位角θ6均小于预设角度θ。虽然当前方位角θ3小于预设角度θ但由于当前坐标点NP-3与目标坐标点C1之间形成的直线超过预设距离上限值S，因此不会向执行终端发出横向跨行的执行指令。

结合图3与图5所示，当执行终端为人时，执行终端沿列通道向目标坐标点C1作接近运动并到达实时坐标点NP-3a时即可停止，此时根据现场情况确定当前坐标点所属列通道编号T3并录入执行终端，执行终端根据录入的列通道，发出执行指令，由于目标坐标点的相邻列通道的编号为T3和T4，则发出的执行指令是跨行数量为0，无需跨行，沿着当前行前靠近目标坐标点的方向移动即可。当向前移动时，由于此时执行终端所形成的实时方位角相对于当前方位角增大，则触发修正指令，说明之前的执行指令错误需要修正，修正指令包含跨行数量和移动方向。具体的，根据实时方位角正负角、目标行数量、隔离行数量、目标行编号、列通道编号确定跨行数量和移动方向，若实时方位角为正，即此时移动方向为向左，执行终端需要向左跨行的数量为：目标行数量+隔离行数量+列通道编号-目标行编号-1＝4+2+3-3-1＝5行；若实时方位角为负，移动方向为向右，此时执行终端位于左侧区域T2行(图未示)，则执行终端需要向右跨行数量为：目标行数量+隔离行数量+列通道编号-目标行编号＝4+2+3-2＝7行。作为执行终端的人在移动过程中，人通过手持定位系统会实时测量并确定实时方位角在逐渐变小，说明其策略是正确的，在确定策略正确后，根据策略最终引导人移动至实时坐标点NP-3f。最后，沿实时坐标点NP-3f所在的列通道向目标坐标点C1移动，以达到第一个作业点O1并开始对目标坐标点C1所属的目标特征区域执行适配的作业(例如去除母本植株上的雄穗的去雄穗作业)。

对于执行终端为机器人的应用场景，由于机器人在到达实时坐标点NP-3a时，会在惯性的作用下继续沿着列通道向前移动并达到实时坐标点NP-3b。此时，重复执行前述执行终端为人的应用场景。具体的，若此时机器人识别的当前坐标点的列通道编号为T2，则根据列通道编号确定执行指令为向右跨1行，机器人向右横向跨行并到达实时坐标点NP-3c时，形成的实时方位角θ5已经大于了预设角度θ，此时即使实时坐标点NP-3c与目标坐标点C1之间形成的直线距离依然小于预设距离上限值S也依然会报错，以提示执行终端向右横向跨行的移动方向是错误的。此时，生成修正指令从而最终引导作为执行终端的机器人向左侧移动至实时坐标点NP-3d。此时实时方位角为正，即此时执行终端需要向左跨行的数量为：目标行数量+隔离行数量+列通道编号-目标行编号-1＝4+2+2-3-1＝4行。最后，沿实时坐标点NP-3d所在的列通道向目标坐标点C1相邻的第一个作业点O1移动，以达到第一个作业点O1并开始对目标坐标点C1所属的目标特征区域执行适配的作业。

参图5所示，为了保证执行的准确性，当从实时坐标点NP-3a向右横向移动并到达实时坐标点NP-3e时，执行终端与目标坐标点C1之间的当前距离超出了预设距离上限值S且实时方位角θ7也大于预设角度θ，则输出调整执行终端移动的修正指令，以提示执行终端由实时坐标点NP-3e向左移动，从而防止执行终端继续在错误方向上移动。

参图6所示，导航方法还包括：在对当前目标坐标点对应的目标特征区域执行作业后，判断当前目标坐标点是否存在关联的后续目标坐标点；若是，确定指示执行终端从当前目标坐标点移动至后续目标坐标点的执行指令，后续目标坐标点与当前目标坐标点位于同一图像；若否，循环执行步骤S1至步骤S4。当前目标坐标点是执行终端进入同一图像中执行首次作业并包含目标特征区域的作业对象。例如，图像P1中第二个目标坐标点C2为第一个目标坐标点C1的关联的后续目标坐标点。后续目标坐标点与当前目标坐标点位于也可位于不同图像，例如，当执行终端移动至第二个目标坐标点C2一侧的第二个作业点(即作业点O2)并完成对应的作业后，需要继续移动至第三个目标坐标点C3，那么第三个目标坐标点C3就是第二个目标坐标点C2的后续作业点。对于位于同一图像中的若干目标坐标点(即目标坐标点C1与目标坐标点C2)，即使存在定位误差，那么此种定位误差在同一图像P1中也是相对的(即目标坐标点C1与目标坐标点C2之间的相对位置关系是固定的)，因此只要第一个目标坐标点C1被准确地导航确定，则后续的第二个目标坐标点C2也可以准确地导航。因此，本实施例所揭示的导航方法对于准确地导航至目标坐标点C1～C3所在列通道的计算过程节省了大量的算力，降低了确定导航方法的计算开销。

参图6所示，导航方法还包括：当执行终端完成当前目标坐标点对应的目标特征区域执行作业后，持续获取后续目标坐标点，判断当前坐标点至后续目标坐标点之间的距离是否小于或者等于预设距离下限值K；若是，发出修正指令指示执行终端沿着当前列通道远离后续目标坐标点，直至当前坐标点至后续目标坐标点的距离大于或等于预设距离下限值K且小于或者等于预设距离上限值S，修正指令包括移动方向。移动方向包括横向移动方向、沿执行终端所属列通道的纵向移动方向或者同时包含横向与纵向移动分量的斜向移动方向。

结合图3与图6所示，当执行终端从第二个作业点O2完成作业后，确当处于图像P1中的当前坐标点与图像P2中的目标坐标点C3之间形成的直线距离d1小于预设距离下限值K。预设距离下限值K小于预设距离上限值S，并优选为预设距离上限值S的一半。为了防止分属于两张图像中由于GPS定位系统的误差所导致的定位误差，则执行终端沿着列通道编号T2所在的列通道向上作纵向运动，以拉大执行终端与目标坐标点C3之间形成的直线距离，直至坐标点J时可继续向上纵向移动过。坐标点J同样设置预设角度θ，后续执行终端沿着列通道编号T2所在的列通道向目标坐标点C3作接近运动时，判断实时方位角是否增大或者降低。当执行终端沿该列通道越过坐标点J后，进一步判断执行终端所形成的实时坐标点(未示出)与目标坐标点C3之间形成的直线距离大于预设距离下限值K并小于(或者等于)预设距离上限值S之时停止继续沿着该列通道向上移动，并开始向下折返移动，并最终达到第三个作业点(即作业点O3)，从而最终完成对另一张图像中的目标特征区域所含的目标坐标点执行适配的作业，执行母本玉米植株上残余雄穗的去除操作。通过上述方法，避免后续目标坐标点与当前目标坐标点距离太近，小于定位系统的误差时造成的无法准确确定目标坐标点的问题。

本实施例所揭示的导航方法，即使在GPS定位系统存在较大误差的情况下，也能够通过确定执行终端的列通道和目标坐标点的行编号来确定执行指令及修正指令，从而通过准确引导执行终端找到存在目标坐标点所属的目标行相邻的列通道，最终实现引导执行终端移动至目标坐标点的目的，提高了对包含目标坐标点的目标特征区域予以定位的准确性，并能够对多张地块图像连续实现对每张图像所包含的一个或者多个目标坐标点的连续导航的计算，降低了导航过程的计算开销，根本上解决了GPS定位系统所存在定位误差所导致的定位及导航不准确的技术问题，实现了离线情况下的导航作业，解决了无通信信号、或者信号不稳定情况下的精准作业。

实施例二：

参图7所示，本实施例揭示了一种电子设备500的一种具体实施方式。

该电子设备500包括：处理器51，存储器52，以及在处理器51与存储器52之间建立通信连接的通信总线53。处理器51用于执行存储器52中存储的一个或者多个程序，以实现如实施例一所揭示的一种执行终端的导航方法中的步骤。该存储器52由存储单元521～存储单元52j组成，参数j取大于或者等1的正整数。该电子设备500可被理解为计算或者云平台或者一种移动手持电子设备。本实施例所揭示的电子设备500所依赖/包含的一种执行终端的导航方法的具体技术方案，请参实施例一所述，在此不再赘述。

电子设备500嵌布形成一可视化界面44，以通过可视化界面44显示由实施例一所确定的执行指令和/或修正指令。可以预测的是，该可视化界面44还可嵌布形成于与执行终端以有线或者无线方式连接的一种手持设备中，以向操作该执行终端的人可视化显示该执行指令和/或修正指令。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种执行终端的导航方法，其特征在于，包括：

S1、获取包含作业地块的地图；

S2、获取作业地块中包含目标特征区域的作业对象的图像；

S3、获取作业对象在所述图像中所包含的目标特征区域中的目标坐标点及所述目标特征区域所属目标行的行方向；

S4、确定执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离，以及当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角，输出提示所述执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。

2.根据权利要求1所述的导航方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41、获取执行终端的当前坐标点；

S42、判断执行终端的当前坐标点与目标坐标点之间的当前距离是否小于或者等于预设距离上限值，并判断执行终端的当前坐标点至目标坐标点之间的直线与目标行的行方向所形成的当前方位角是否小于或者等于预设角度；

若是，获取当前坐标点所属的列通道编号，计算目标坐标点所属的目标行编号与所述列通道编号所形成的列通道值差；

S43、根据所述列通道值差输出提示所述执行终端向目标坐标点所属目标行相邻的列通道移动的执行指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S43包括：

通过目标行编号确定目标行相邻的列通道编号；

若列通道编号等于目标行相邻的列通道编号，输出跨行数量为0的执行指令；

若列通道编号不等于目标行相邻的列通道编号，基于列通道编号与目标行编号确定偏差参数，根据所述偏差参数配置包含跨行数量和移动角度的执行指令。

4.根据权利要求2所述的导航方法，其特征在于，所述作业对象包括：连续沿行种植的目标行组，以及

隔离相邻两个目标行组且区别于所述目标行组的隔离行组；

所述目标行组包括三行或者三行以上平行且等间距的目标行，所述隔离行组包括至少一行与所述目标行区别的隔离行，所述隔离行是与目标行具有不同生物学属性的植株。

5.根据权利要求4所述的导航方法，其特征在于，获取当前坐标点所属的列通道编号包括：通过执行终端的感知设备实时确认获得或者通过执行终端所配置的写入设备获取；

其中，所述目标行编号和列通道编号在所述目标行组中顺序定义。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的导航方法，其特征在于，还包括：

持续获取当前坐标点至目标点坐标之间的直线与所述行方向形成的实时方位角，当执行终端依据执行指令移动后，判断此时执行终端所形成的实时方位角相对于执行执行指令之前的当前方位角是否增大；

若实时方位角增大时，输出调整所述执行终端移动的修正指令，所述修正指令包括移动方向或者跨行数量中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的导航方法，其特征在于，还包括：

在对当前目标坐标点对应的目标特征区域执行作业后，判断当前目标坐标点是否存在关联的后续目标坐标点；

若是，确定指示执行终端从当前目标坐标点移动至后续目标坐标点的执行指令，所述后续目标坐标点与当前目标坐标点位于同一图像；

若否，循环执行所述步骤S1至步骤S4；

其中，所述当前目标坐标点是执行终端进入同一图像中执行首次作业并包含目标特征区域的作业对象。

8.根据权利要求7所述的导航方法，其特征在于，还包括：

当完成当前目标坐标点对应的目标特征区域执行作业后，持续获取后续目标坐标点，判断当前坐标点至后续目标坐标点之间的距离是否小于或者等于预设距离下限值；

若是，发出修正指令指示执行终端沿着当前列通道远离所述后续目标坐标点，直至当前坐标点至后续目标坐标点的距离大于或等于预设距离下限值且小于或者等于预设距离上限值，所述修正指令包括移动方向。

9.根据权利要求7所述的导航方法，其特征在于，所述目标坐标点为目标行上具有的目标特征区域在地图所形成的地图坐标范围内的任一坐标点；其中，所述目标特征区域包括雄穗、花苞、残枝或者果实在所述图像中形成的区域，所述目标坐标点包括位于同一图像或者不同图像中当前目标坐标点与后续目标坐标点。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器，存储器，以及

在处理器与存储器之间建立通信连接的通信总线；

所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序，以实现如权利要求6至9中任一项所述的一种执行终端的导航方法的步骤；

所述电子设备嵌布形成一可视化界面，以通过所述可视化界面显示由所述执行终端的导航方法确定的执行指令和/或修正指令。

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