果树定位地图构建装置及方法

摘要

本发明属于农业机械装备自动化测控技术领域，涉及一种应用于果园的果树精准定位移动车载装置，尤其涉及一种果树定位地图的构建方法，包括移动平台、GPS定位模块、激光探测模块、低俗巡航模块。根据果园果树的分布特点，采用可在果树作物行间行走的轮式移动平台，将激光测距仪、惯性测量装置、GPS定位模块、雷达测速仪和测控板卡相结合，实现在低速巡航状态下对果树的快速、有效定位和识别，以获取果树的分布信息，实时创建果树定位地图，准确获得果树的生长和分布信息，为果树精准施药、果园规模化经营以及精细农业数字化管理提供了科学技术手段。

主权项

一种果树定位地图构建装置，其特征在于：包括： 移动平台：采用可在果树作物行间行走的移动平台； GPS定位模块：为可获得全球定位信息的部件，安装在移动平台的顶部； 激光探测模块：包括一台激光测距仪和一个惯性测量装置，其中激光测距仪用来获取周围物体的二维扫描轮廓数据，并对果树树干进行定位识别，激光测距仪面对果树作物行，以激光测距仪的激光发射中心为原点，建立了激光测距仪的相对坐标系，x轴为激光测距仪的正中线，y轴为移动平台的前进方向；激光测距仪完成一次扫描后，得到一组周围物体的二维扫描点云数据，包括扫描角度和该角度下物体到激光测距仪激光发射中心的直线距离，即测量距离；首先根据测量距离进行滤波，将测量距离超过范围A的点云数据点剔除；然后计算点云数据点之间的跳变距离，利用阈值B对点云数据进行分簇，跳变距离不超过阈值B的数据点被认为是同一果树树干上的轮廓点，分为同一簇并标号；假设果树树干的横断面为标准圆，标准圆的直径为果树树干的尺寸，标准圆的圆心位置为果树树干位置，对所述获得的同簇点云数据点进行标准圆拟合，得到标准圆的直径和圆心，即为果树树干横断面的尺寸和位置；惯性测量装置紧密固定在激光测距仪顶部，用以实时测量激光测距仪在移动作业过程中的俯仰角、滚动角和航向角； 巡航控制模块：主要是在≤10km/h速度下，控制移动平台的行进速度，使其保持稳定； 主控单元：为适合恶劣环境下使用的军用型笔记本电脑，负责采集和处理来自GPS定位模块、激光探测模块和巡航控制模块的数据，得到果树树干定位信息以及巡航控制信息等。