一种农机组合导航系统的制作方法
【专利摘要】一种农机组合导航系统，包括GNSS系统、机器视觉系统和数据融合单元；GNSS系统为外置GNSS接收机和内置GNSS电路板，机器视觉系统为摄像机；数据融合单元包括DSP和CPU以及所述DSP和CPU的存储器，通信接口以及人机交互接口；CPU的通信接口包括3个串口，所述3个串口分别连接内置GNSS电路板、外部GNSS接收机和速度采集模块；DSP通过吉比特以太网接口连接摄像机，所述DSP和CPU之间连接有数据总线和地址总线。该系统可提高导航系统的可靠性。
【专利说明】一种农机组合导航系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种导航作业装置，特别涉及一种农机导航作业装置。
【背景技术】
[0002]驾驶传统农业机械在田间作业时，需要靠驾驶员的感官来判断农机的位置，会出现作业重叠和遗漏，特别是在面积较大农田作业时。其次，农忙季节需要进行夜间作业，这时仅靠驾驶员的感官和经验很难控制农机进行正常作业。农业机械自动导航系统不仅可减轻操作人员的工作强度、提高农田机械的作业质量，而且可延长作业时间，实现夜间作业。申请号为CN201010105326的发明专利公开了一种导航终端其中导航终端包括获取所述导航终端的当前定位坐标的位置信息获取模块，还包括导航控制模块和导航信息输出模块；导航信息输出模块与导航控制模块相连，用于将相对位置和直线距离转换为导航信息输出，但其主要用于城市道路上的车辆导航，定位传感器只有GPS，不能满足农业需求。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的上述不足，提供一种农机组合导航系统。
[0004]该农机组合导航系统包括农机和组合导航系统，组合导航系统安装在田间作业的农机上，包括GNSS系统(全球卫星导航系统)、机器视觉系统和数据融合单元。
[0005]其中，GNSS系统为外置GPS接收机和内置GNSS电路板，机器视觉系统为摄像机，数据融合单元包括DSP和CPU以及所述DSP和CPU的存储器，通信接口以及人机交互接口 ；CPU的通信接口包括3个串口，所述3个串口分别连接内置GNSS OEM模块、外部GNSS接收机和速度采集模块；CPU和通讯模块的一端连接，通讯模块的另一端连接远程数据分析处理终端；CPU通过CAN总线外接可编程控制器；DSP通过吉比特以太网接口连接摄像机，DSP和CPU之间连接有数据总线和地址总线。
[0006]GNSS系统将获得的农机的位置坐标、航向角以及行驶速度信息发送至数据融合单元；机器视觉系统采集导航路径上的农田图像，对采集到的图像进行处理，提取导航路径信息，并将导航路径信息发送至数据融合单元；数据融合单元对来自所述GNSS系统和机器视觉系统的信息进行处理，得到农机的最终定位信息。
[0007]其中，所述CPU的存储器为SD卡，所述DSP的存储器为RAM和Flash盘。
[0008]其中，CPU和DSP还外接有电源监视电路和晶振驱动电路。
[0009]其中，CPU为ARM处理器。
[0010]另外，组合导航系统配备一块显示器，I个选择键盘，6路模块状态指示灯，分别为I路运行指示灯、I路视觉系统状态指示灯、2路GNSS状态指示灯、I路速度模块状态指示灯和I路通讯状态指示灯。
[0011]另外，所述CPU和所述DSP分别和各自的调试代理仿真器连接。
[0012]本实用新型由于采用上述技术方案，具有以下优点:1、GNSS和机器视觉组合导航，可以提高系统工作的可靠性。2、导航智能终端采用双处理器系统，其中，DSP用来进行图像的采集处理，ARM用来进行GNSS数据读取、分析处理及保存，提高农机导航终端的处理速度和实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是根据本实用新型的组合导航系统的硬件结构图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实例对本实用新型进行详细描述，以更好地理解本实用新型。
[0015]组合导航系统安装在田间作业的农机上，包括GNSS系统、机器视觉系统和数据融合单元。图1是根据本实用新型的组合导航系统的硬件结构图，GNSS系统为外置GPS接收机和内置GNSS电路板(即GNSS OEM)，机器视觉系统为摄像机，数据融合单元是采用DSP和CPU作为核心，包括其外围电路，例如存储器，通信接口以及人机交互接口，对GPS接收机和摄像机的信息进行处理的单元，CPU配备3个串口，分别与内置GNSS电路板、外部GNSS接收机(当系统没有检测到外接GNSS时，默认使用内置GNSS电路板)和速度采集模块进行通讯，并将GNSS数据存储到SD卡。CPU和通讯模块DTU连接，用于将农机绝对位置信息实时发送到远程数据分析处理终端。CPU还通过CAN总线外接可编程控制器(PLC)来传输控制信号。DSP通过吉比特以太网接口(Gigabit Ethernet interface)连接摄像机,负责完成图像采集及算法实现，DSP还和RAM之间电连接，用于缓存数据，DSP和Flash盘之间电连接，用于将采集或处理后的数据存储在Flash盘中。DSP和CPU之间通过数据和地址总线连接来传递数据和命令。为使系统运行稳定，CPU和DSP还外接有电源监视电路。另外，CPU和DSP分别配置有20M和100M的晶振驱动电路。为了方便操作，组合导航系统配备一块7寸TFT显示器，I个选择键盘，模块状态指示灯出路LED，分别为I路运行指示灯、I路视觉系统状态指示灯、2路GNSS状态指示灯、I路速度模块状态指示灯和I路CAN通讯状态指示灯)。
[0016]CPU可选择ARM作为主处理器，可进行操作系统移植(WinCE/Linux)。ARM进行图形图像界面显示较为容易，DSP仅负责完成图像采集及算法实现，效率较高。另外，为了方便系统调试，CPU和DSP分别和调试代理(JATG)仿真器连接。
[0017]该组合导航系统的工作过程为:GNSS系统用于对农机进行定位，获得农机的位置坐标、航向角以及行驶速度，并发送至数据融合单元；摄像机用于采集导航路径上的农田图像，发送至数据融合单元，数据融合单元对采集到的图像进行处理，提取导航路径，并发送至融合定位单元；数据融合单元对来自所述GNSS和机器视觉定位装置的信息进行空间配准和时间配准，得到最终定位信息。
[0018]在机器视觉导航功能模块中，组合导航系统与摄像机、GNSS、PLC控制器相连接，接收摄像机输入的图像进行处理，并将控制命令发送给PLC控制器，通过液压系统控制农机具进行导航追踪。组合导航系统与PLC之间采用CAN总线进行通信，并实时监测与PLC控制器连接状态，通过指示灯进行显示。
[0019]上述实例仅用于说明本实用新型，其中系统中各部件的结构、各单元的数量及大小等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均应在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种农机组合导航系统，所述组合导航系统安装在农机上，包括GNSS系统、机器视觉系统和数据融合单元；其特征在于: GNSS系统为外置GNSS接收机和内置GNSS电路板，机器视觉系统为摄像机；数据融合单元包括DSP和CPU以及所述DSP和CPU的存储器，通信接口以及人机交互接口 ；CPU的通信接口包括3个串口，所述3个串口分别连接内置GNSS电路板、外部GNSS接收机和速度采集模块；所述CPU和通讯模块的一端连接，通讯模块的另一端连接远程数据分析处理终端；所述CPU通过CAN总线外接可编程控制器；DSP通过吉比特以太网接口连接摄像机，所述DSP和CPU之间连接有数据总线和地址总线。
2.根据权利要求1所述的农机组合导航系统，其中所述CPU的存储器为SD卡，所述DSP的存储器为RAM和Flash盘。
3.根据权利要求1所述的农机组合导航系统，其中所述CPU和DSP还外接有电源监视电路和晶振驱动电路。
4.根据权利要求1所述的农机组合导航系统，其中所述CPU为ARM处理器。
5.根据权利要求1所述的农机组合导航系统，还配备一块显示器，I个选择键盘，6路模块状态指示灯，分别为I路运行指示灯、I路视觉系统状态指示灯、2路GNSS状态指示灯、I路速度模块状态指示灯和I路通讯状态指示灯。
6.根据权利要求1所述的农机组合导航系统，其中所述CPU和所述DSP分别和各自的调试代理仿真器连接。
【文档编号】G01S19/38GK203981178SQ201420425738
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】张漫, 李民赞, 刘刚, 司永胜, 仇瑞承, 孟庆宽, 郇海燕, 何洁 申请人:中国农业大学