恭喜农业农村部南京农业机械化研究所曹光乔获国家专利权
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龙图腾网恭喜农业农村部南京农业机械化研究所申请的专利果蔬收运自动跟随与自主导航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:CN119270918B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14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:202411796619.8,技术领域涉及:G05D1/686;该发明授权果蔬收运自动跟随与自主导航系统是由曹光乔;张健飞;唐金成设计研发完成,并于2024-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本果蔬收运自动跟随与自主导航系统在说明书摘要公布了:本发明公开了果蔬收运自动跟随与自主导航系统,涉及跟随导航技术领域,包括控制中心,所述控制中心通信连接有环境感知模块、目标识别定位模块、相对航向偏角检测模块、偏角调整决策模块、动力与转向执行模块、自主导航规划模块以及人机交互模块,其中,各模块间电信号连接。本发明通过自主导航和避障功能,使跟随车能够自动、准确地跟随引导车或自主规划路径,无需人工干预完成复杂的运输任务,同时,系统能够根据目标位置和当前位置,快速规划出最优路径,进一步缩短了运输时间,提高了运输效率,还具备高精度的定位与姿态估计能力,能够实时获取跟随车的位置和姿态信息,确保其在复杂环境中保持稳定行驶。
本发明授权果蔬收运自动跟随与自主导航系统在权利要求书中公布了:1.果蔬收运自动跟随与自主导航系统,包括控制中心,其特征在于:所述控制中心通信连接有环境感知模块、目标识别定位模块、相对航向偏角检测模块、偏角调整决策模块、动力与转向执行模块、自主导航规划模块以及人机交互模块,其中,各模块间电信号连接;所述环境感知模块,用于收集果蔬收运跟随车周围的环境信息;所述目标识别定位模块,识别并定位引导车在空间中的坐标位置、姿态信息,区分引导车与其他干扰物体,持续锁定引导车;所述相对航向偏角检测模块,对比跟随车和引导车的位置、姿态数据,分析跟随车相对于引导车的航向偏角,实现连续的偏转角检测,所述相对航向偏角检测模块中,连续偏转角检测的实现过程为:通过环境感知模块获取跟随车和引导车的位置、姿态数据,对获取到的位置、姿态数据进行预处理,包括去噪、滤波、数据对齐,并从预处理后的数据中提取用于计算相对航向偏角的特征信息,其中,位置数据为GPS坐标,姿态数据包括速度矢量、方向角度;将跟随车的航向角与引导车的航向角进行对比,计算出两者之间的差值,即为相对航向偏角,其中,所述相对航向偏角的计算公式为:Δθ=min|θY-θG|,360°-|θY-θG|;Δθ为相对航向偏角,θY为引导车的航向角,θG为跟随车的航向角;设置定时器,每隔500毫秒触发一次数据更新和计算过程,定期更新跟随车和引导车的位置和姿态数据,重复航向角对比的过程,进行连续的偏转角检测;所述偏角调整决策模块,判断当前跟随情况是否正常,并对出现的偏离趋势进行预警,进而更新跟随车调整方向的策略,所述偏角调整决策模块中,偏离趋势预警的过程为:设置相对航向偏角的正常范围和预警阈值,其中,正常范围为±5°,预警阈值为±10°,并接收来自相对航向偏角检测模块的实时分析结果,包括相对航向偏角的当前值和历史数据;基于接收到的相对航向偏角数据,判断当前跟随车相对于引导车的跟随情况是否处于正常范围内,若在正常范围内,则当前跟随情况正常,继续监控,若超出正常范围,则进入偏离预警和处理流程;根据相对航向偏角的绝对值确定偏离程度,并结合连续多个时间点的相对航向偏角数据,计算偏离预警系数,分析相对航向偏角的偏离趋势;结合偏离趋势的分析结果和计算的偏离预警系数,若偏离预警系数接近或超过预警阈值,且偏离趋势持续或恶化,则触发预警机制,通过声音、灯光方式通知驾驶员;根据偏离预警系数和偏离趋势的分析结果,更新跟随车调整方向的策略,以纠正偏离并保持跟随车在正确的航向上,其中,根据相对航向偏角和偏离趋势,确定跟随车需调整的方向,结合偏离预警系数和预设的调整策略,计算需调整的角度或速度变化量,将调整指令发送给跟随车的动力与转向执行模块,以执行方向调整操作;所述偏离预警系数的计算公式为: 其中,D为偏离预警系数,ΔθD为相对航向偏角的当前值,θ0为预设的偏离预警阈值,σ为标准差,用于调整偏离预警系数的敏感度,Δθi为第i个连续时间点的相对航向偏角数据,n为连续时间点的数量,Δθmax为连续时间点内相对航向偏角的最大值,Δθmin为连续时间点内相对航向偏角的最小值,D的取值范围限定在0至1之间,其中0表示没有偏离,1表示严重偏离;所述动力与转向执行模块,根据偏角调整决策模块的策略下发控制指令,并控制跟随车的转向、加速和制动动作,实现跟随车的精确控制;所述自主导航规划模块,在无引导车或引导车信号丢失时,综合障碍物因素为跟随车规划从当前位置到目标位置的最优路径,引导跟随车前进;所述人机交互模块,提供可视化的操作界面,展示系统的运行状态。
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