华南农业大学张智刚获国家专利权
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龙图腾网获悉华南农业大学申请的专利一种基于多源信息融合的蔗田导航基准线提取方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121559570B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610083605.4,技术领域涉及:G01S19/48;该发明授权一种基于多源信息融合的蔗田导航基准线提取方法及系统是由张智刚;刘传锟设计研发完成,并于2026-01-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多源信息融合的蔗田导航基准线提取方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于多源信息融合的蔗田导航基准线提取方法及系统,涉及农业机械导航技术领域。该方法先采集甘蔗种植GNSS历史轨迹数据与无人机航拍数据并预处理;通过语义分割模型提取甘蔗作物行区域,经形态学优化、骨架提取及特征点选取生成曲线导航线,再转换为GNSS坐标形式的作物实际行线轨迹;采用滑动窗口机制,基于多维度可信度动态评估两条轨迹,通过加权融合及窗口间平滑处理生成融合轨迹;最后经道格拉斯‑普克算法压缩轨迹并格式化输出。本发明融合双源信息,解决了传统北斗导航在甘蔗田管与收获环节对行不准的问题,在复杂场景下仍保持稳定导航精度,且支持模型与算法灵活选型,适配不同规模蔗田作业需求。
本发明授权一种基于多源信息融合的蔗田导航基准线提取方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于多源信息融合的蔗田导航基准线提取方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、在甘蔗种植机械北斗导航播种时,采集播种行GNSS轨迹,得到甘蔗种植GNSS历史轨迹数据,对所述种植GNSS历史轨迹数据进行坐标转换、异常点剔除、平滑滤波和行聚类分割预处理; S2、在甘蔗出苗2-3周后,采集苗期蔗田无人机航拍图像,对所述航拍图像进行去噪和图像增强预处理; S3、采用语义分割模型对预处理后的航拍图像进行分割,输出二值化分割结果,实现甘蔗作物行区域与背景的分离; S4、对所述二值化分割结果进行形态学闭运算优化,通过边缘检测算法提取甘蔗行骨架,沿所述骨架选取苗期甘蔗作物行特征点并记录每个特征点的像素坐标; S5、基于航拍图像的坐标二维仿射变换矩阵,采用仿射变换算法建立航拍图像像素坐标与WGS-84坐标系下GNSS坐标的映射关系,将蔗田作物行特征点的像素坐标转换为对应的GNSS坐标,提取蔗田作物实际行线的GNSS轨迹; S6、采用滑动窗口机制,在每个窗口内计算作物实际行线GNSS轨迹的局部可信度和种植GNSS历史轨迹的局部可信度,根据两个可信度动态分配融合权重,基于多源信息融合方法对两条轨迹进行加权平均得到融合轨迹,并对相邻窗口的融合轨迹进行平滑处理; 种植GNSS历史轨迹的局部可信度Cgnss为: ; 式中,α和β值根据经验调节; GNSS质量分数Qgnss由定位标识分数Sfix和定位误差分数Serr决定,计算公式如下: ; 其中,定位标识分数Sfix根据RTK定位质量标识赋值; 定位误差分数Serr表示为: ; 其中,err_std为当前定位点的定位标准差,th_err为当前滑动窗内的定位点的定位标准差的最大值; 动态稳定性分数Qdynamic由三轴角速度动态干扰分数Dgyro和三轴加速度动态干扰分数Dacc决定; 三轴角速度动态干扰分数Dgyro计算公式为: ; 式中,th_gyro为角速度经验阈值,角速度经验阈值大于滑动窗口内的三轴陀螺仪的角速度最大幅值; 三轴加速度动态干扰分数Dacc计算公式为: ; 式中,th_acc为加速度经验阈值,加速度经验阈值大于滑动窗口内的三轴加速度计的加速度最大幅值; 动态稳定性分数值越大,表示甘蔗种植机械运动越平稳,GNSS天线与排种口间的几何关系越稳定; ; 所述实际行线GNSS轨迹的局部可信度是由掩膜空洞率和特征点离散度评估确定,所述掩膜空洞率是在评估窗口内,掩膜区域外接多边形内所属类别为作物行和背景的像素数量比值;所述特征点离散度是在评估窗口内,各特征点到局部拟合曲线的横向距离误差的标准差与最大误差的比值; S7、采用道格拉斯-普克算法对所述融合轨迹的离散点集以预设的压缩阈值进行压缩,将压缩后的特征点按作业顺序排列,以预设数据格式输出导航基准线。
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