我國專家運用全方位視覺傳感器,針對農業機械自動導航提出了一種新的視覺定位系統。該系統構成和運用原理簡單、成本低、應用性強,有望改變農業機械自動導航定位系統基本依賴價格不菲的全球導航系統GPS的局面。
2010年中央一號文件明確指出提高農業科技創新和推廣能力,力爭在關鍵領域和核心技術上實現重大突破。近年來,生物生產機器人開發、農業機械自動化、智能化是世界上農業工程領域研究的熱點,尤其我國在國家"三農"政策的大力支持下,農業機械化、自動化和農業機器人研究近幾年來發展迅速。農業機械自動化是實現現代精細農業,提高生產率和減少施肥、施藥的關鍵技術之一;實現農業機械自動化能有效解決農業勞動人口減少的影響。實時定位是找出作業機械在空間的位置,是完成其他任務的前提,也是實現生物生產機器人和農業機械自動移動的基礎性難題。世界各國采用不同的方法進行了大量的研究,全球導航系統GPS自動導航是使用最多的方法,由于價格較高且GPS的精度取決于作業位置,GPS在農業機械導航應用存在一定的限制。農田作業時,尤其在山區,GPS由于樹林、山脈等障礙物阻礙微波傳送,使精度明顯下降;且GPS不能在溫室大棚室內使用,而溫室農業是現代農業的重要組成部分。
全方位視覺傳感器是一種新型的視覺傳感器,它具有單個視點、每張圖像能提供周圍360°范圍內的信息,并且圖像不會隨傳感器的旋轉改變性質,有利于減少車輪滑移和震動的部分負面影響;而且價格便宜,近年來被廣泛應用在機器人領域。
為了開發一種實用性強、性能良好、能商業化的農業機械自動導航系統,研究者利用全方位視覺傳感器提供的圖像信息豐富和空間物體的方位角度準確易求的特點,結合人工標識構建簡單的定位系統。在研究中根據全方位圖像中提取的人工標識圖像特征后形成的標識方位角度,開發了基于圓周定理的定位算法,然后進行了程序開發和試驗研究。試驗結果表明了該系統的有效性,在小面積的室內試驗中,該系統的定位精度接近實時動態差分法(real-timekinematicRTK)GPS的精度,達到了厘米級。
該系統構成簡單實用、成本低;使用范圍、場所和工作時間具有鮮明的特點--不僅可以代替GPS用于室外田間環境,也可以應用于室內溫室大棚等;夜間也可以使用。該定位系統的研究成功,將給農業機械自動化、智能化和農業機器人的導航定位研究帶來新的革命性的進展。
(審核編輯: 智匯李)
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