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专利号: 2025101486674
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自动驾驶控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

获取预定行驶路径;

获取自动驾驶车辆的位置信息和第一图像采集单元采集的自动驾驶车辆前方的RGB图像;

根据自动驾驶车辆的位置信息与该位置信息对应的第一锚点计算得到第一航向偏差,所述第一瞄点为所述预定行驶路径上的点;

根据所述RGB图像中的农作物确定出视觉导航线并根据所述视觉导航线和对应的第二锚点计算得到第二航向偏差,所述第二锚点为视觉导航线上的点;

对所述第一航向偏差和第二航向偏差加权求和,得到第三航向偏差;

根据所述第三航向偏差确定出自动驾驶车辆的转向角,根据所述转向角计算自动驾驶车辆两侧电机的控制电压以减小自动驾驶车辆与预定行驶路径的最短距离,确定出RGB图像中的视觉导航线并根据所述视觉导航线和对应的第二锚点计算得到第二航向偏差,包括:将所述RGB图像转换为二值图,其中,所述二值图包括第一像素值和第二像素值,所述第一像素值表征图像中的绿色区域,第二像素值表征图像中的非绿色区域;

提取所述二值图中表征农作物的特征点,

根据第一图像采集单元的内参、深度信息将所述特征点转换至世界坐标系中,得到三维特征点;

对所述三维特征点进行聚类后采用最小二乘方法拟合得到导航线;

根据所述导航线与自动驾驶车辆轴线上一固定点为圆心以阈值距离为半径的交点确定出导航线上的第二锚点;

根据所述第二锚点的坐标和自动驾驶车辆轴线上一固定点的坐标计算得到第二航向偏差。

2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶控制方法,其特征在于,所述获取自动驾驶车辆的位置信息包括:获取电机编码器的速度信息、导航接收机的定位数据和航向数据,所述速度信息包括左电机速度和右电机速度;

对定位数据、航向信息和速度信息进行离散化处理,其中,

式中,xk、yk分别为当前时刻k对应定位数据中横坐标和纵坐标,yawk为当前时刻k对应的航向信息,l为左右电机位置距离,vr为右电机速度,vl为左电机速度;

根据上一时刻状态量 与当前系统输入uk对当前状态量 进行预测先验估计得到当前状态量T的估计值,并更新观测值,其中,uk=[vr,vl],

f()表示离散化运动方程,F表示f()的雅可比矩阵, 表示当前时刻协方差矩阵的先验估计,Q为导航系统噪声误差;Pk‑1为上一时刻的协方差矩阵;

根据所述观测值和当前状态量的估计值得到状态量后验估计值 更新协方差矩阵Pk及卡尔曼滤波增益K,其中,

3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶控制方法,其特征在于,所述根据自动驾驶车辆的位置信息与该位置信息对应的第一锚点计算得到第一航向偏差,包括:根据自动驾驶车辆的位置信息确定第一锚点;

根据所述动驾驶车辆的位置信息和第一锚点的位置计算第一航向偏差α,其中,(xc,yc),(xB,yB)分别为自动驾驶车辆的位置坐标和第一锚点的坐标。

4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶控制方法,其特征在于,所述将所述图像转换为二值图包括:将RGB图像转换为HSV图像,根据绿色的定义范围筛选出符合绿色条件的像素点赋值为第一像素值,非绿色区域赋值第二像素值,得到第一二值图;

对所述图像采用EXG超绿方法增大RGB图像中G分量比例,得到EXG图像;再比较阈值与EXG图像中每个像素点的像素值,将所述EXG图像转换为第二二值图;

对所述第一二值图中的像素点和第二二值图中对应的像素点采用与操作,得到二值图。

5.根据权利要求1所述的一种自动驾驶控制方法,其特征在于,所述提取所述二值图中表征农作物的特征点包括:对二值图中像素值为第一像素值的像素点以R个像素点的圆形窗口为搜索区域,比较该像素点与搜索区域内各像素点的亮度;

响应于该像素点的搜索半径内至少有连续的X个像素点的亮度大于或者小于该像素点的亮度,将该像素点作为候选特征点集中的候选特征点;

对候选特征点集中区域的每个候选特征点,以矩形窗口为判断领域,将判断邻域中亮度最大的像素作为特征点。

6.一种除草机器人控制方法,包括自动驾驶控制方法和除草控制方法,其特征在于,所述自动驾驶控制方法为权利要求1至5任一所述的一种自动驾驶控制方法,所述除草控制方法包括以下步骤:获取第二图像采集单元采集的待识别图像;

根据所述待识别图像识别杂草并确定所述杂草在机械臂坐标系中的三维坐标;计算杂草的位置与机械臂的距离并根据该距离驱动所述机械臂移动至杂草位置后启动除草部件实现除草。

7.一种除草机器人控制装置,包括依次通信连接的存储器和控制器,所述存储器上存储有计算机程序,其特征在于:所述控制器用于读取所述计算机程序,执行权利要求1‑5任一所述的一种自动驾驶控制方法或者权利要求6所述的一种除草机器人控制方法。

8.一种自动驾驶系统,其特征在于,包括:

一上位机,所述上位机为权利要求7中所述的控制器和连接在所述控制器上的第一信息收发单元;

至少一个自动驾驶车辆,所述自动驾驶车辆包括车体、设置在所述车体上的控制单元和均信号连接在所述控制单元上的第一图像采集单元、导航接收机和第二信息收发单元,所述第一图像采集单元用于采集所述车体行驶方向前方的图像信息,所述第一信息收发单元用于与所述第二信息收发单元信息交互。

9.一种自动驾驶系统,其特征在于,包括车体、设置在所述车体上的控制单元和均信号连接在所述控制单元上的第一图像采集单元、导航接收机,所述第一图像采集单元用于采集所述车体行驶方向前方的图像信息;所述控制单元为权利要求7所述的控制器。