專利名稱：基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計方法及裝置，尤其 涉及基于機器視覺識別作業(yè)道路的農業(yè)作業(yè)車輛的姿態(tài)測量裝置。
技術背景基于模式識別與自動控制的農業(yè)作業(yè)車輛的自動駕駛技術是一個新的工程 研究與應用領域。應用機器視覺技術識別作業(yè)道路是一種重要的環(huán)境感知方 法，常規(guī)的方法是通過適當?shù)膱D像處理算法，在圖像中檢測出作業(yè)道路，然后 依據(jù)攝像頭坐標系統(tǒng)與地面坐標系統(tǒng)之間的幾何關系，通過坐標的旋轉和平移 變換，計算出車輛上某目標點相對于作業(yè)道路的位置——姿態(tài)側向偏差(該 點距作業(yè)道路的距離)和偏向角(車輛的縱向中心線與作業(yè)道路之間的夾 角)。為此目的，人們需要對攝像頭做精確的校正，獲得攝像頭的真實焦距、 鏡頭的垂直度等內部參數(shù)和攝像頭的俯視角、高度等外部參數(shù)。然而這項工作 需要精確的測量工具和比較專業(yè)的手段(參考文獻鐘志光，易建強，趙冬斌.一種基于點對的相機幾何標定方法.機器人.2005. Vol.27,No.l:31-36)，涉及比較 復雜的校正算法，這成為農業(yè)作業(yè)車輛自動導航駕駛的一個比較復雜的環(huán)節(jié)。 發(fā)明內容本發(fā)明提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝置，該裝置能直 接測量車輛的姿態(tài)數(shù)據(jù)，即側向偏差和偏向角，并同步測量作業(yè)道路，運用神 經(jīng)網(wǎng)絡的非線性映射能力建立圖像與姿態(tài)之間的關系。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是農業(yè)作業(yè)車輛前部安裝CCD攝像頭，農業(yè)作業(yè)車輛的下方安裝姿態(tài)測量機構，農業(yè)作業(yè)車輛的前方安裝人 造道路，農業(yè)作業(yè)車輛駕駛室內安裝計算機與數(shù)據(jù)采集裝置。人造道路由木框架上鋪白布構成，釘子釘在人造道路上并拴有繩子，人造 道路下安裝滾輪，其后端通過連接板與姿態(tài)測量機構的軸承座的轉軸固定連接。姿態(tài)測量機構結構如下地腳螺釘固定基座于地面上，基座之上固定滑 槽，在滑槽的一端安裝支架并連接側向偏差傳感器的活動拉桿，卡位夾子固定 在滑槽滑動條上，滑槽滑動條上安裝直角座，直角座的外側安裝側向偏差傳感 器，直角座的內側安裝一只開口朝向人造道路的U形架，U形架的上部側面安
裝偏向角傳感器，U形架的下部側面安裝軸承座，偏向角傳感器的轉軸與軸承 座轉軸之間通過連軸節(jié)連接。數(shù)據(jù)采集裝置由同步脈沖信號發(fā)生電路板、姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板、多串口卡和圖像釆集卡組成；同步脈沖信號發(fā)生電路板置于農業(yè)作業(yè)車輛的駕駛室 中，姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板放置于農業(yè)作業(yè)車輛上，并靠近姿態(tài)測量機構；同步 脈沖信號發(fā)生電路板由AT89S52、 RS485芯片和電阻R4，電容C401、 C402、 C403、 C404及接插件J4組成，AT89S52的27腳與RS485的4腳連接， AT89S52的28腳與RS485的3腳連接，RS485的2腳與3腳短接，RS485的6 腳和7腳分別連接到同步脈沖信號雙絞線的A、 B線上；姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板 由主控電路、側向偏差信號調理電路、偏向角信號調理電路組成，主控電路由 AT89S52、 MAX232、 TLC2543 、 RS485芯片和電阻R501 、電容C501 、 C502、 C503、 C504、 C505、 C506、 C507、 C508、 C509和接插件J5組成， AT89S52的12腳與RS485的1腳連接，AT89S52的28腳與RS485的2腳和3 腳連接，AT89S52的1腳與TLC2543的15腳連接，AT89S52的2腳與 TLC2543的16腳連接，AT89S52的3腳與TLC2543的17腳連接，AT89S52的 4腳與TLC2543的18腳連接，AT89S52的5腳與TLC2543的19腳連接， AT89S52的5腳與TLC2543的19腳連接，AT89S52的10腳與MAX232的12 腳連接，AT89S52的11腳與MAX232的ll腳連接，側向偏差信號調理電路由 LM324芯片和電阻R502、 R503、 R504、 R505、 R506、 R507 、 R508，電容 C510、 C511、 C512、 C513、 C514組成，偏向角信號調理電路由LM324芯片 和電阻R509、 R510、 R511、 R512、 R513、 R514 、 R515，電容C515、 C516、 C517、 C518、 C519組成，側向偏差信號調理電路中LM324的8腳與TLC2543 的1腳連接，偏向角信號調理電路中LM324的8腳與TLC2543的2腳連接， 側向偏差傳感器的信號通過信號線接入到側向偏差信號調理電路，偏向角傳感 器的偏向角信號通過信號線接入偏向角信號調理電路，RS485的6腳和7腳分 別連接到同步脈沖信號雙絞線的A 、 B線上；同步脈沖信號雙絞線還連接同步 脈沖信號電平轉換電路板的差分信號輸入端，同步脈沖信號電平轉換電路板的 TTL電平輸出端連接到圖像采集卡，圖像采集卡通過視頻線連接CCD攝像 頭，圖像采集卡和多串口卡分別插于計算機的PCI插槽中，多串口卡通過 RS232串口線連接姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板。本發(fā)明的有益效果是通過該裝置可以采集CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡所需的所有樣本 數(shù)據(jù)與訓練輸出參考數(shù)據(jù)，并按照CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法獲得權值網(wǎng)絡。
通過這個過程，無需采用其它精確的測量工具和比較專業(yè)的手段通過復雜的算法去獲取攝像頭的校正參數(shù)。


圖l是本發(fā)明的姿態(tài)測量機構的機械結構主視2是圖1的俯視圖。圖3是農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計系統(tǒng)及裝置的裝配示意圖。 圖4是本發(fā)明的同步脈沖信號發(fā)生器電路板的電路原理圖。 圖5是本發(fā)明的姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板的電路原理圖。 圖6是CMAC祌經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法。圖中l(wèi).釘子、2.人造道路、3凍輪，4.滑槽，5.滑槽滑動條，6.轉軸， 7.偏向角傳感器，8.連軸節(jié)，9. U形架，10.直角座，11.側向偏差傳感器，12. 軸承座，13.基座，14.地腳螺釘，15.支架，16.卡位夾子，17.CCD攝像頭，18. 姿態(tài)測量機構,19.信號線，20.姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板，21.同步脈沖信號雙絞 線，22.農業(yè)作業(yè)車輛，23. RS232串口線，24.視頻線，25.同步脈沖信號發(fā)生 電路板，26.同步脈沖信號電平轉換電路板，27.多串口卡，28.圖像采集卡， 29.計算機，30.數(shù)據(jù)采集裝置，31.繩子，32.活動拉桿；33.轉軸，34連接板。圖4、圖5中標識的集成電路芯片分別為Ul: AT89S52， U2: MAX232， U3 : TLC2543 ， U4: RS485 ， U5 : LM324 ， U6 LM324: ， U7: AT89S52 ， U8: RS485。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖3所示，農業(yè)作業(yè)車輛22前部安裝CCD攝像頭17，農業(yè)作業(yè)車輛22 的下方安裝姿態(tài)測量機構18，農業(yè)作業(yè)車輛22的前方安裝人造道路2，農業(yè) 作業(yè)車輛22駕駛室內安裝計算機29與數(shù)據(jù)采集裝置30。圖1和圖2所示，，人造道路2由木框架上鋪白布構成，釘子l釘在人造道 路2上并拴有繩子31，人造道路2下安裝滾輪3，其后端通過連接板34與姿態(tài) 測量機構18的軸承座12的轉軸6固定連接。姿態(tài)測量機構18結構如下地腳螺釘14固定基座13于地面上，基座13 之卜.固定滑槽4，在滑槽4的一端安裝支架15并連接側向偏差傳感器11的活 動拉桿32，卡位夾子16固定在滑槽滑動條5上，滑槽滑動條5上安裝直角座 10，直角座IO的外側安裝側向偏差傳感器11，直角座IO的內側安裝一只開口 朝向人造道路2的U形架9， U形架9的上部側面安裝偏向角傳感器7， U形架9的下部側面安裝軸承座12，偏向角傳感器7的轉軸33與軸承座12轉軸6之 間通過連軸節(jié)8連接。圖3所示，，數(shù)據(jù)采集裝置30由同步脈沖信號發(fā)生電路板25、姿態(tài)數(shù)據(jù)采集 電路板20、多串口卡27和圖像采集卡28組成；同步脈沖信號發(fā)生電路板25置于 農業(yè)作業(yè)車輛22的駕駛室中，姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板20放置于農業(yè)作業(yè)車輛22 上，并靠近姿態(tài)測量機構18。圖4所示，，同步脈沖信號發(fā)生電路板25由AT89S52 U7、 RS485 U8芯片 和電阻R4，電容C401、 C402、 C403、 C404及接插件J4組成，AT89S52 U7的 27腳與RS485 U8的4腳連接，AT89S52 U7的28腳與RS485 U8的3腳連接， RS485 U8的2腳與3腳短接，RS485 U8的6腳和7腳分別連接到同步脈沖信 號雙絞線21的A 、 B線上。其巾RS485 U8型號為SN65HVD3082。圖5所示，，姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板20由主控電路2001、側向偏差信號調理 電路2002、偏向角信號調理電路2003組成，主控電路2001由AT89S52 Ul、 MAX232 U2、 TLC2543 U3、 RS485 U4 (型號為SN65HVD3082)。芯片和電阻 R501、電容C501、 C502、 C503、 C504、 C505、 C506、 C507、 C508、 C509和 接插件J5組成，AT89S52 Ul的12腳與RS485 U4的1腳連接，AT89S52 Ul 的28腳與RS485 U4的2腳和3腳連接，AT89S52 Ul的1腳與TLC2543 U3 的15腳連接，AT89S52 Ul的2腳與TLC2543 U3的16腳連接，AT89S52 Ul 的3腳與TLC2543 U3的17腳連接，AT89S52 Ul的4腳與TLC2543 U3的18 腳連接，AT89S52 Ul的5腳與TLC2543 U3的19腳連接，AT89S52 Ul的5腳 與TLC2543 U3的19腳連接，AT89S52 Ul的10腳與MAX232 U2的12腳連 接，AT89S52 Ul的11腳與MAX232 U2的11腳連接，側向偏差信號調理電路 2002由LM324 U5芯片和電阻R502、 R503、 R504、 R505、 R506、 R507 、 R508，電容C510、 C511、 C512、 C513、 C514組成，偏向角信號調理電路 2002由LM324 U6芯片和電阻R509、 R510、 R511、 R512、 R513、 R514 、 R515，電容C515、 C516、 C517、 C518、 C519組成，側向偏差信號調理電路 2002屮LM324 U5C的8腳與TLC2543 U3的1腳連接，偏向角信號調理電路 2003中LM324 U6C的8腳與TLC2543 U3的2腳連接，側向偏差傳感器11的 信號通過信號線19接入到側向偏差信號調理電路2002，偏向角傳感器7的偏 向角信號通過信號線19接入偏向角信號調理電路2003， RS485 U4的6麻卩禾口 7 腳分別連接到同歩脈沖信號雙絞線21的A 、 B線上；同歩脈沖信號雙絞線21 還連接同步脈沖信號電平轉換電路板26的差分信號輸入端，同步脈沖信號電
平轉換電路板26的TTL電平輸出端連接到圖像采集卡28,圖像采集卡28通 過視頻線24連接CCD攝像頭17，圖像采集卡28和多串口卡27分別插于計算 機29的PCI插槽中，多串口卡27通過RS232串口線23連接姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電 路板20。偏向角傳感器7和側向偏差傳感器ll選用旋轉電位器和直線位移電位器。 人造道路2上的繩子31通過連接板34人造道路2帶動圍轉軸6左右旋轉，其 轉動量與旋轉電位器的轉動量一致，偏向角傳感器7的輸出電壓發(fā)生改變；人 造道路2上的繩子31也可通過連接板34和直角座10帶動人造道路2發(fā)生左右 側向位移，其位移量與直線電位器的位移量一致，側向偏差傳感器ll的輸出電 壓發(fā)生改變。這些輸出量通過姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板20做A/D變換之后把數(shù)據(jù) 傳輸?shù)接嬎銠C29。具體的側向偏差信號和偏向角信號的采集和校正過程如下 同步脈沖信號發(fā)生電路板25的AT89S52 U7的內部程序每隔100ms使27 腳被置高電平時間20(is,生成10Hz的脈沖信號；該脈沖信號通過同步脈沖信號 雙絞線21的傳輸，使姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板20產生一個外觸發(fā)中斷，使 AT89S52 Ul的內部程序立即啟動TLC2543 U3的A/D變換功能，采集側向偏 差信號和偏向角信號，采集后的數(shù)據(jù)通過RS232串口線23傳輸?shù)接嬎銠C29， 在計算機29中，應用校正公式把A/D變換后的數(shù)據(jù)變換為真實的側向偏差和 偏向角，側向偏差的校正公式為= -(D承VA)+丄i (i)其中，d。^:測量所得的側向偏差(mm)，定義當人造道路2的旋轉中心處 于需要進行姿態(tài)估計點(例如農業(yè)作業(yè)車輛22的中心Center of Gravity: COG)的正下方時，側向偏差等于零，旋轉中心偏向左側時側向偏差是正值，反之是 負值；側向偏差信號經(jīng)A/D變換后的數(shù)字量；ZX/:當側向偏差傳感器11的活動拉桿32處于最大有效行程(Ll， mm)時的A/D變換后的數(shù)字量。偏向角的校正公式為—(D —D0)* 360/(4095 *C,) (2)其中，^測量所得的偏向角(°)，定義當人造道路中心線與車輛的縱向 中心線平行時偏向角等于零，當人造道路(2)偏向左側時偏向角是正值，反之是負值；D:偏向角信號經(jīng)A/D變換后的數(shù)字量；當人造道路2屮心線與農業(yè)作業(yè)車輛22的縱向屮心線平行時的A/D變換后的數(shù)字量；C"濾波電路的放大系數(shù)。同歩脈沖信號發(fā)生電路板25生成脈沖信號觸發(fā)姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板20采 集姿態(tài)數(shù)據(jù)的同時，該信號也觸發(fā)圖像采集卡28采集人造道路2圖像，通過圖 像處理算法，計算機29識別出作業(yè)道路，計算出道路的中心線在圖像坐標中 的位置，以道路中心線在圖像的頂部與底部的列坐標作為作業(yè)道路的兩個參數(shù)。以下以估計COG (農業(yè)作業(yè)車輛的中心)點的姿態(tài)為例說明訓練神經(jīng)網(wǎng)絡所需的樣本的采集過程在整個系統(tǒng)連線結束之后，啟動計算機29中的自動導航軟件，完成圖像 采集卡28、多串口卡27的初始化，圖像采集卡28處于外部觸發(fā)啟動狀態(tài)；啟 動同步脈沖信號發(fā)生電路板25的脈沖發(fā)送功能，其發(fā)出的脈沖(頻率為 10Hz)通過同歩脈沖信號雙絞線21的傳輸，將同步啟動姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板 20的A/D變換功能和圖像采集卡28的圖像采集功能，在啟動自動導航軟件的 神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集功能之后，將同步采集的側向偏差和偏向角數(shù)值通過RS232 串口線23傳輸?shù)接嬎銠C29中，應用校正公式(1)與(2)把A/D變換后的數(shù) 據(jù)變換為真實的側向偏差和偏向角，這組數(shù)據(jù)與同步獲得的作業(yè)道路在圖像坐 標中的位置的數(shù)據(jù)寫入樣本數(shù)組。具體步驟是1) 固定農業(yè)作業(yè)車輛22，標記CCD攝像頭17的視野范圍和人造道路2的 旋轉范圍；2) 把人造道路2的回轉中心(轉軸6的中心)放到COG點下面，固定基座13;3) 校正側向偏差傳感器11和偏向角傳感器7，測量公式(1)和(2)中參數(shù) A，丄;，以多次測量，取平均值作為最后的參數(shù)；4) 采樣神經(jīng)網(wǎng)絡學習所需的全部數(shù)據(jù)。圖像采集卡28、姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路 板20均在同步脈沖信號發(fā)生電路板25生成脈沖信號的上升沿時刻開始采集數(shù) 據(jù)。在側向偏差范圍，每次通過卡位夾子16固定側向偏差傳感器11的滑槽滑 動條5，人造道路2以偏向角傳感器7為中心，通過繩子31拉動人造道路2旋 轉范圍內左右慢速滑動。每次滑動之后，調整卡位夾子16使滑槽滑動條5移動 約5 mm左右，即側向偏差傳感器移動約5 mm，然后再重復在旋轉范圍之內慢
速滑動人造道路2，直到所有預定的側向偏差位置的樣本采集完畢。在獲得所需的全部樣本數(shù)據(jù)之后，以圖像參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入量，以 同步獲得的側向偏差值和偏向角值作為學習的教師值，分別訓練推理側向偏差 的一個神經(jīng)網(wǎng)絡權值矩陣和推理偏向角的一個神經(jīng)網(wǎng)絡權值矩陣，以輸出誤差是否足夠小決定學習過程是否結束。神經(jīng)網(wǎng)絡選用CMAC網(wǎng)絡。圖6是CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡的學習算法，基于Albus的學習算法(參考文獻 Albus J.S. A new approach to manipulator control: the cerebellar model articulation controller (CMAC). J. of Dynamic System, Measurement and control, trans. ASME, 1975, Vol.97, No.3:220-227)。本發(fā)明提出網(wǎng)絡權值矩陣按照圖8所示的表格方式 產生輸入量各自被量化為1 N級，行和列分別代表某一維的輸入量，每一對 輸入量的激活單元數(shù)為C，這些激活單元具備非零的權值，而其他單元的權值 為零。這些激活的權值單元位于一些平行的對角線上，這些對角線的間隔距離 正好等于C。在獲得該權值矩陣之后，當農業(yè)作業(yè)車輛22實時獲得作業(yè)道路的直線參數(shù) 時，應用CMAC的映射算法，可以計算出農業(yè)作業(yè)車輛22目標點的姿態(tài)，即側向偏差和偏向角。
權利要求
1、一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝置，其特征在于農業(yè)作業(yè)車輛(22)前部安裝CCD攝像頭(17)，農業(yè)作業(yè)車輛(22)的下方安裝姿態(tài)測量機構(18)，農業(yè)作業(yè)車輛(22)的前方安裝人造道路(2)，農業(yè)作業(yè)車輛(22)駕駛室內安裝計算機(29)與數(shù)據(jù)采集裝置(30)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝 置，其特征在于所述的人造道路(2):由木框架上鋪白布構成，釘子(l)釘在人造 道路(2)上并拴有繩子(31)，人造道路(2)下安裝滾輪(3)，其后端通過連接板(34) 與姿態(tài)測量機構(18)的軸承座(12)的轉軸(6)固定連接。
3、 根據(jù)權利耍求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝 置，其特征在于所述的姿態(tài)測量機構(18)結構如下地腳螺釘(14)固定基座(13) 于地面上，基座(13)之上固定滑槽(4)，在滑槽(4)的一端安裝支架(15)并連接側 向偏差傳感器(11)的活動拉桿(32)，卡位夾子(16)固定在滑槽滑動條(5)上，滑槽 滑動條(5)上安裝直角座(10)，直角座(10)的外側安裝側向偏差傳感器(11)，直角 座(10)的內側安裝一只開口朝向人造道路(2)的U形架(9)， U形架(9)的上部側面 安裝偏向角傳感器(7)， U形架(9)的下部側面安裝軸承座(12)，偏向角傳感器(7) 的轉軸(33)與軸承座(12)轉軸(6)之間通過連軸節(jié)(8)連接。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝 置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集裝置(30)由同步脈沖信號發(fā)生電路板(25)、姿態(tài) 數(shù)據(jù)采集電路板(20)、多串口卡(27)和圖像采集卡(28)組成；同步脈沖信號發(fā)生 電路板(25)置于農業(yè)作業(yè)車輛(22)的駕駛室中，姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板(20)放置于 農業(yè)作業(yè)車輛(22)上，并靠近姿態(tài)測量機構(18);
5、 根據(jù)權利要求4所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝 置，其特征在于所述的同步脈沖信號發(fā)生電路板(25)由AT89S52(U7)、 RS485 (U8)芯片和電阻R4，電容C401、 C402、 C403、 C404及接插件J4組成， AT89S52(U7)的27腳與RS485 (U8)的4腳連接，AT89S52(U7)的28腳與RS485 (U8)的3腳連接，RS485 (U8)的2腳與3腳短接，RS485 (U8)的6腳和7腳分別 連接到同步脈沖信號雙絞線(21)的A、 B線上。
6、 根據(jù)權利要求4所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝 置，其特征在于所述的姿態(tài)數(shù)據(jù)采集電路板(20)由主控電路(2001)、側向偏差信 號調理電路(2002)、偏向角信號調理電路(2003)組成，主控電路(2001)由 AT89S52(U1)、 MAX232(U2)、 TLC2543(U3)、 RS485(U4)芯片和電阻R501、 電容C501、 C502、 C503、 C504、 C505、 C506、 C507、 C508、 C509和接插件 J5組成，AT89S52(U1)的12腳與RS485(U4)的1腳連接，AT89S52(U1)的28腳 與RS485(U4)的2腳和3腳連接，AT89S52(U1)的1腳與TLC2543(U3)的15腳 連接，AT89S52(U1)的2腳與TLC2543(U3)的16腳連接，AT89S52(U1)的3腳 與TLC2543(U3)的17腳連接，AT89S52(U1)的4腳與TLC2543(U3)的18腳連 接，AT89S52(U1)的5腳與TLC2543(U3)的19腳連接，AT89S52(U1)的5腳與 TLC2543(U3)的19腳連接，AT89S52(U1)的10腳與MAX232(U2)的12腳連 接，AT89S52(U1)的11腳與MAX232(U2)的11腳連接，側向偏差信號調理電 路(2002)由LM324(U5)芯片和電阻R502、 R503、 R504、 R505、 R506、 R507 、 R508，電容C510、 C511、 C512、 C513、 C514組成，偏向角信號調理電路 (2002)由LM324(U6)芯片和電阻R509、 R510、 R511、 R512、 R513、 R514 、 R515，電容C515、 C516、 C517、 C518、 C519組成，側向偏差信號調理電路(2002) 中LM324(U5C)的8腳與TLC2543(U3)的1腳連接，偏向角信號調理電路(2003) 中LM324(U6C)的8腳與TLC2543(U3)的2腳連接，側向偏差傳感器(ll) 的信號通過信號線(19)接入到側向偏差信號調理電路(2002)，偏向角傳感器(7) 的偏向角信號通過信號線(19)接入偏向角信號調理電路(2003)， RS485(U4)的6 腳和7腳分別連接到同歩脈沖信號雙絞線(21)的A 、 B線上；同步脈沖信號雙 絞線(21)還連接同步脈沖信號電平轉換電路板(26)的差分信號輸入端，同步脈沖 信號電平轉換電路板(26)的TTL電平輸出端連接到圖像采集卡(28)，圖像采集 卡(28)通過視頻線(24)連接CCD攝像頭(17)，圖像采集卡(28)和多串口卡(27)分 別插于計算機(29)的PCI插槽中，多串口卡(27)通過RS232串口線(23)連接姿態(tài) 數(shù)據(jù)采集電路板(20)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)估計裝置。農業(yè)作業(yè)車輛前部安裝CCD攝像頭，下方安裝姿態(tài)測量機構，前方安裝人造道路，駕駛室內安裝計算機與數(shù)據(jù)采集裝置。姿態(tài)測量機構用于反映車輛的姿態(tài)，數(shù)據(jù)采集裝置使用計算機程序采集車輛的姿態(tài)數(shù)據(jù)和作業(yè)道路的直線參數(shù)數(shù)據(jù)，其中直線參數(shù)數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本數(shù)據(jù)，姿態(tài)數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練輸出參考數(shù)據(jù)。本CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡采用2D表格激活映射的學習算法，可以訓練出一個能估計農業(yè)作業(yè)車輛姿態(tài)的神經(jīng)網(wǎng)絡權值矩陣，使用該神經(jīng)網(wǎng)絡可以而直接從圖像中提取的作業(yè)道路參數(shù)計算出車輛的姿態(tài)，從而免于校正攝像頭內外部參數(shù)。
文檔編號G01C11/00GK101162141SQ20071015681
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權日2007年11月12日
發(fā)明者應義斌, 張方明, 李秦川, 武傳宇, 蔣煥煜 申請人:浙江大學