一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法及系统与流程

本发明涉及智能农业信息处理技术领域，尤其涉及一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法及系统。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在我国耕地面积逐年减少情况下，提高土地单位产出率已成为农业发展的必然趋势，对此发展智能化精确农业尤为重要。

小麦出苗返青后的割根、施肥农艺可提高小麦产量10～20％，目前割根施肥作业主要靠人工完成，效率低、费用高；

当前麦苗的割根施肥主要方式为人操作悬挂割根施肥装置的拖拉机，通过调整拖拉机行驶路线间接地控制割根施肥装置的位置，该方式存在操作困难、效率低、对麦苗伤害大等问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法及系统，能够自动实现麦苗割根对其，提高割根施肥的效率。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法，包括：

通过激光雷达传感器对麦苗表面和地面进行扫描，得到数字信号图；

识别出数字信号图中的麦苗区域和土地区域；

在数字信号图的垂直中线上，选取若干信号点；从每一个信号点位置分别向两边水平方向延伸，得到第一个下降沿触发点lx和rx；

根据各信号点对应的触发点，拟合出中间拟合直线；

将中间拟合直线与数字信号图的垂直中线进行比较，得到直线斜率偏移和位置偏移；通过所述偏移量控制作业工具的作业位置。

其中，所述激光雷达传感器设置在麦苗割根施肥作业工具上，激光雷达传感器对麦苗表面和地面进行扫描，根据麦苗表面和地面到达激光雷达传感器的距离不同，识别出麦苗区域和土地区域。

所述数字信号图至少包括两列麦苗区域，并且数字信号图的垂直中线位于两列麦苗区域之间的土地区域上。

垂直中线上的位置是土地区域，在波峰，麦苗区域在波谷，因此，寻找下降沿触发点即找到麦苗区域的边界。

在另一些实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行系统，包括：

用于对麦苗表面和地面进行扫描，得到数字信号图的激光雷达传感器；

用于识别出数字信号图中的麦苗区域和土地区域的装置；

在数字信号图的垂直中线上，选取若干信号点；从每一个信号点位置分别向两边水平方向延伸，得到第一个下降沿触发点lx和rx的装置；

用于根据各信号点对应的触发点，拟合出中间拟合直线的装置；

用于将中间拟合直线与数字信号图的垂直中线进行比较，得到直线斜率偏移和位置偏移；通过所述偏移量控制作业工具的作业位置的的装置。

在另一些实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥装置，包括：上述的麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行系统。

在另一些实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥装置，采用上述的麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用激光雷达测距仪进行扫描测距提高了信息获取的速度；通过从中心向两边搜索进行直线拟合能减少干扰，提高拟合直线速度；通过输出直线斜率偏移和最低点位置偏移控制作业装置对方向和位置进行调整，构成闭环，实现自动控制作业。

附图说明

图1为本发明实施例一中麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法流程图；

图2为本发明实施例一中激光雷达扫描示意图；

其中，1.数字信号图，2.左边麦苗区域，3.双向查找路径，4.模拟信号，5.右边麦苗区域，6.土地区域，7.信号图的垂直中线，8.中间拟合直线，9.数字信号。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法，参照图1，包括以下步骤：

(1)根据麦苗表面与土地表面到激光雷达测距仪的距离不同进行麦苗与土地的识别；

具体地，在麦苗割根施肥作业工具上设置激光雷达传感器，根据麦苗表面与激光雷达测距仪距离近，土地表面与激光雷达测距仪远，可知距离参数低的为麦苗部分，距离参数高的为土地部分，因此，在图2所示的数字信号图上，体现为麦苗区域为低电平，土地区域为高电平。因此，图2中，2代表左边麦苗区域，5代表右边麦苗区域，6代表土地区域。

(2)从信号图垂直中线开始，自下而上，沿着数字信号向两边寻找下降沿触发点，形成双向查找路径3。

具体地，先将扫描获取的模拟信号4转换成数字信号9，在信号图的垂直中线7上，自下而上以一定时间间隔选取若干点p0，p1,…pn,从p0～pn依次沿数字信号9向两边寻找第一个下降沿触发点，得到向左的第一个点lx，向右的第一个点rx，分别加入左麦苗点集l和右麦苗点集r。

若从信号点位置向两边水平方向延伸扫描，得到的第一个触发点是上升沿触发点，说明信号图垂直中线处于麦苗区域上，此时，需要将与割根刀固定在一起的激光雷达扫描装置向左(或右)移动设定的距离，再次扫描，直到得到第一个触发点是下降沿触发点，说明信号图垂直中线已经处于土地区域。

(3)对左右两个下降沿触发点集进行滤波拟合，并生成左右点集的中间拟合直线8；

具体地，根据左麦苗点集l和右麦苗点集r上的点，生成中间点mx＝(lx+rx)/2，对mx进行直线拟合得到中间拟合直线8。

(4)将信号图的垂直中线7和生成的中间拟合直线8比较输出调节动作；

具体地，计算信号图的垂直中线7和生成的中间拟合直线8的斜率差δk＝kz-kn，计算两直线上的点在x轴上的差值δx＝xz-xn作为位置偏移，然后将直线斜率偏移和位置偏移输出作为麦苗割根施肥作业工具的外部控制参数，实时调节作业位置，实现麦苗割根施肥作业的自动对行。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行系统，包括：

用于对麦苗表面和地面进行扫描，得到数字信号图的激光雷达传感器；

用于识别出数字信号图中的麦苗区域和土地区域的装置；

在数字信号图的垂直中线上，选取若干信号点；从每一个信号点位置分别向两边水平方向延伸，得到第一个下降沿触发点lx和rx的装置；

用于根据各信号点对应的触发点，拟合出中间拟合直线的装置；

用于将中间拟合直线与数字信号图的垂直中线进行比较，得到直线斜率偏移和位置偏移；通过所述偏移量控制作业工具的作业位置的的装置。

实施例三

在一个或多个实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥装置，包括：实施例二中所述的麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行系统。

在另一些实施方式中，公开了一种麦苗割根施肥装置，其采用实施例一中所述的麦苗割根施肥激光雷达扫描自动对行方法。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。