背景技術(shù)：

1、全球每年的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值達(dá)數(shù)萬億美元。農(nóng)業(yè)是糧食生產(chǎn)的基本組成部分，并且包括牲畜和植物的培養(yǎng)。人口增加和氣候變化導(dǎo)致的作物產(chǎn)量下降威脅著全球糧食安全。通過提高作物產(chǎn)量和提高勞動效率來增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方法可以幫助緩解糧食短缺。需要具有更高自主性和精確度的導(dǎo)航系統(tǒng)來提高農(nóng)耕效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在各個方面，本公開提供一種用于自主駕駛車輛的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：用于驅(qū)動所述車輛的轉(zhuǎn)向控制器；聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)向控制器的處理器，其中所述處理器被配置為確定第一轉(zhuǎn)向區(qū)，所述第一轉(zhuǎn)向區(qū)對應(yīng)于具有第一田地離開位置的第一田地離開路徑和第一田地再進(jìn)入路徑并且具有第一田地再進(jìn)入位置，其中所述第一轉(zhuǎn)向區(qū)以外邊界和內(nèi)邊界為界，其中所述外邊界圍住所述內(nèi)邊界，其中所述內(nèi)邊界延伸穿過所述第一田地離開位置和所述第一田地再進(jìn)入位置，并且其中所述內(nèi)邊界圍住種植區(qū)域田地；聯(lián)接到所述處理器的位置傳感器，所述位置傳感器用于識別所述車輛的位置；以及聯(lián)接到所述處理器的存儲指令的存儲器，所述指令在由所述處理器執(zhí)行時使所述轉(zhuǎn)向控制器通過以下方式來執(zhí)行第一轉(zhuǎn)彎：在所述內(nèi)邊界處沿著所述第一田地離開路徑向著所述第一田地離開位置駕駛所述車輛，當(dāng)在所述第一田地離開位置碰到所述內(nèi)邊界時，向著第一前進(jìn)位置駕駛所述車輛，當(dāng)碰到所述外邊界時，使所述車輛向著第一校正位置倒車，當(dāng)達(dá)到所述第一校正位置時，向著所述第一前進(jìn)位置駕駛所述車輛，當(dāng)達(dá)到所述第一前進(jìn)位置時，使所述車輛向著第一倒車位置倒車，當(dāng)達(dá)到所述第一倒車位置或碰到所述外邊界時，在所述內(nèi)邊界處向著所述第一田地再進(jìn)入位置向前駕駛所述車輛。

2、在一些方面，所述第一前進(jìn)位置基于車輛轉(zhuǎn)彎半徑和車輛寬度而相對于所述第一田地再進(jìn)入位置定位。在一些方面，所述第一前進(jìn)位置定位成與所述第一田地再進(jìn)入路徑相反的方向上與所述第一田地再進(jìn)入位置相距至少一個車輛寬度并且在與所述第一田地離開位置相反的方向上與所述第一田地再進(jìn)入位置相距至少一個車輛轉(zhuǎn)彎半徑。在一些方面，第一前進(jìn)航向平行于將所述第一田地離開位置連接到所述第一田地再進(jìn)入位置的線。在一些方面，所述第一校正位置基于車輛長度而相對于所述第一田地離開位置定位。在一些方面，所述第一校正位置定位成在與所述第一田地再進(jìn)入位置相反的方向上與所述第一田地離開位置相距至少一個車輛長度。在一些方面，所述第一倒車位置基于車輛長度而相對于所述第一田地再進(jìn)入位置定位。在一些方面，所述第一倒車位置定位成在與所述第一田地再進(jìn)入路徑相反的方向上與所述第一田地再進(jìn)入位置相距至少一個車輛長度。在一些方面，所述第一田地再進(jìn)入位置沿著所述內(nèi)邊界定位。在一些方面，所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入路徑或兩者是線性的。在一些方面，所述第一田地離開路徑平行于所述第一田地再進(jìn)入路徑。

3、在一些方面，所述內(nèi)邊界是曲線的。在一些方面，所述外邊界是曲線的。在一些方面，所述內(nèi)邊界的介于所述第一田地離開位置與所述第一田地再進(jìn)入位置之間的區(qū)域不垂直于所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入路徑或兩者。在一些方面，所述內(nèi)邊界圍住田地。在一些方面，所述外邊界由外部地理圍欄圍住。在一些方面，所述外邊界與所述外部地理圍欄隔開至少一個車輛長度。在一些方面，所述第一田地離開路徑與所述第一田地再進(jìn)入路徑隔開犁溝間隔距離。在一些方面，所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入路徑或兩者平行于所述田地中的犁溝。

4、在一些方面，所述第一轉(zhuǎn)彎進(jìn)一步通過以下方式來執(zhí)行：在到達(dá)所述第一倒車位置之前并且碰到所述外邊界時，使所述車輛向著所述第一田地再進(jìn)入位置倒車；以及當(dāng)達(dá)到定向在除沿著所述第一田地再進(jìn)入路徑以外的方向上的所述第一田地再進(jìn)入位置時，使所述車輛向著所述第一倒車位置倒車。在一些方面，所述第一轉(zhuǎn)彎是實(shí)時確定的、自適應(yīng)確定的或兩者兼有。在一些方面，所述第一轉(zhuǎn)彎隨著所述第一轉(zhuǎn)彎的執(zhí)行而更新。

5、在一些方面，所述處理器還被配置為確定第二轉(zhuǎn)向區(qū)，所述第二轉(zhuǎn)向區(qū)對應(yīng)于具有第二田地離開位置的第二田地離開路徑和第二田地再進(jìn)入路徑并且具有第二田地再進(jìn)入位置，其中所述第二轉(zhuǎn)向區(qū)以所述外邊界和所述內(nèi)邊界為界，其中所述內(nèi)邊界延伸穿過所述第二田地離開位置和所述第二田地再進(jìn)入位置；并且其中所述指令還使所述轉(zhuǎn)向控制器通過以下方式來執(zhí)行第二轉(zhuǎn)彎：沿著所述第二田地離開路徑向著第二田地離開位置駕駛所述車輛；當(dāng)在所述第二田地離開位置處碰到所述內(nèi)邊界時，向著第二前進(jìn)位置駕駛所述車輛；當(dāng)達(dá)到所述第二前進(jìn)位置時，使所述車輛向著第二倒車位置倒車；當(dāng)達(dá)到所述第二倒車位置或碰到所述外邊界時，使所述車輛向著所述內(nèi)邊界處的第二田地再進(jìn)入位置倒車。在一些方面，所述第一轉(zhuǎn)彎和所述第二轉(zhuǎn)彎不同。在一些方面，所述第二轉(zhuǎn)彎是實(shí)時確定的、自適應(yīng)確定的或兩者兼有。在一些方面，所述第二轉(zhuǎn)彎隨著所述第一轉(zhuǎn)彎的執(zhí)行而更新。

6、在一些方面，所述處理器還被配置為檢測所述第一田地再進(jìn)入位置與所述第二田地離開位置之間的犁溝。在一些方面，所述過程被配置為識別田地的深度圖像和所述田地的視覺圖像中的犁溝，確定犁溝位置，并且確定犁溝方向。在一些方面，識別所述犁溝還包括從所述視覺圖像生成分段圖。在一些方面，確定所述犁溝方向還包括從所述深度圖像確定所述犁溝的中心。在一些方面，確定所述犁溝位置和確定所述犁溝方向還包括確定所述視覺圖像的對應(yīng)于所述犁溝的像素的位置值和方向值。在一些方面，所述處理器還被配置為基于所述位置值和所述方向值來確定代表性位置和代表性方向，其中所述代表性位置對應(yīng)于所述犁溝位置并且所述代表性方向?qū)?yīng)于所述犁溝方向。

7、在一些方面，所述指令在由所述處理器執(zhí)行時還使所述轉(zhuǎn)向控制器沿著所述犁溝行進(jìn)到達(dá)所述第二田地離開位置。在一些方面，所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合是基于傳感器輸入確定的。在一些方面，所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合是實(shí)時確定的。在一些方面，所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合是自適應(yīng)確定的。在一些方面，所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合獨(dú)立于所述車輛的速度。在一些方面，所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合獨(dú)立于所述車輛的轉(zhuǎn)向速率。

8、在一些方面，所述處理器還被配置為生成警報(bào)以請求人為干預(yù)。在一些方面，所述警報(bào)在所述車輛在預(yù)定的嘗試次數(shù)之后仍未能到達(dá)所述第一田地離開位置、所述第一校正位置、所述第一前進(jìn)位置、所述第一倒車位置、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第二田地離開位置、所述第二校正位置、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或所述第二田地再進(jìn)入位置時生成。在一些方面，所述預(yù)定的嘗試次數(shù)為2至10次嘗試、3至8次嘗試或4至6次嘗試。在一些方面，所述預(yù)定的嘗試次數(shù)為約5次嘗試。在一些方面，所述警報(bào)在所述車輛越過所述外邊界或超出所述外邊界預(yù)定距離時生成。在一些方面，所述預(yù)定距離為0.5至1.5個車輛長度。在一些方面，所述預(yù)定距離為約一個輛車長度。在一些方面，所述警報(bào)在所述系統(tǒng)未能在所述第一田地再進(jìn)入位置處或在所述第一田地再進(jìn)入位置與所述第二田地離開位置之間檢測到犁溝時生成。在一些方面，所述警報(bào)在所述系統(tǒng)檢測到障礙物時生成。在一些方面，所述警報(bào)被配置為通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。在一些方面，所述警報(bào)包括從所述車輛采集的圖像、所述車輛的位置、所述轉(zhuǎn)向控制器的位置、所述車輛的衛(wèi)星圖像或其組合。

9、在一些方面，所述處理器還被配置為在生成所述警報(bào)之后接收來自人的指令。在一些方面，所述指令是遠(yuǎn)程提供的。在一些方面，所述處理器還被配置為在已經(jīng)提供所述指令之后繼續(xù)執(zhí)行所述第一轉(zhuǎn)彎、執(zhí)行所述第二轉(zhuǎn)彎或沿著所述犁溝行進(jìn)。在一些方面，所述系統(tǒng)還包括被配置為檢測障礙物的障礙物檢測傳感器。在一些方面，所述障礙物檢測傳感器包括激光雷達(dá)傳感器。在一些方面，所述位置傳感器包括全球定位系統(tǒng)傳感器。在一些方面，所述位置傳感器包括照相機(jī)。

10、在一些方面，所述車輛是農(nóng)用車輛。在一些方面，所述車輛是拖拉機(jī)、除草機(jī)、噴灑器或播種機(jī)。

11、在各個方面，本公開提供一種在田地中自主駕駛車輛的方法，所述方法包括：確定轉(zhuǎn)向區(qū)，所述轉(zhuǎn)向區(qū)對應(yīng)于具有第一田地離開位置的田地離開路徑和第一田地再進(jìn)入路徑并且具有第一田地再進(jìn)入位置，其中所述第一轉(zhuǎn)向區(qū)以外邊界和內(nèi)邊界為界，其中所述外邊界圍住所述內(nèi)邊界，其中所述內(nèi)邊界延伸穿過所述第一田地離開位置和所述第一田地再進(jìn)入位置，并且其中所述內(nèi)邊界圍住種植區(qū)域所述田地；在所述內(nèi)邊界處沿著所述第一田地離開路徑向著所述第一田地離開位置駕駛所述車輛；當(dāng)在所述第一田地離開位置碰到所述內(nèi)邊界時，向著第一前進(jìn)位置駕駛所述車輛；當(dāng)碰到所述外邊界時，使所述車輛向著第一校正位置倒車；當(dāng)達(dá)到所述第一校正位置時，向著所述第一前進(jìn)位置駕駛所述車輛；當(dāng)達(dá)到所述第一前進(jìn)位置時，使所述車輛向著第一倒車位置倒車；當(dāng)達(dá)到所述第一倒車位置或碰到所述外邊界時，在所述內(nèi)邊界處向著所述第一田地再進(jìn)入位置向前駕駛所述車輛。

12、在一些方面，所述方法還包括以可變速度駕駛所述車輛。在一些方面，所述方法還包括：在到達(dá)所述第一倒車位置之前并且當(dāng)碰到所述外邊界時，使所述車輛向著所述第一田地再進(jìn)入位置倒車；以及當(dāng)達(dá)到定向在除沿著所述第一田地再進(jìn)入路徑以外的方向上的所述第一田地再進(jìn)入位置時，使所述車輛向著所述第一倒車位置倒車。

13、在一些方面，所述方法還包括：確定第二轉(zhuǎn)向區(qū)，所述第二轉(zhuǎn)向區(qū)對應(yīng)于具有第二田地離開位置的第二田地離開路徑和第二田地再進(jìn)入路徑并且具有第二田地再進(jìn)入位置，其中所述第二轉(zhuǎn)向區(qū)以所述外邊界和所述內(nèi)邊界為界，其中所述內(nèi)邊界延伸穿過所述第二田地離開位置和所述第二田地再進(jìn)入位置；沿著所述第二田地離開路徑向著第二田地離開位置駕駛所述車輛；當(dāng)在所述第二田地離開位置處碰到所述內(nèi)邊界時，向著第二前進(jìn)位置駕駛所述車輛；當(dāng)達(dá)到所述第二前進(jìn)位置時，使所述車輛向著第二倒車位置倒車；當(dāng)達(dá)到所述第二倒車位置或碰到所述外邊界時，使所述車輛向著所述內(nèi)邊界處的第二田地再進(jìn)入位置倒車。

14、在一些方面，所述方法還包括沿著所述第一田地再進(jìn)入位置與所述第二田地離開位置之間的犁溝行進(jìn)。在一些方面，沿著所述犁溝行進(jìn)包括識別田地的深度圖像、所述田地的視覺圖像或兩者中的所述犁溝，以及確定犁溝位置、犁溝方向或兩者。在一些方面，識別所述犁溝還包括從所述視覺圖像生成分段圖。在一些方面，確定所述犁溝方向還包括從所述深度圖像確定所述犁溝的中心。在一些方面，確定所述犁溝位置和確定所述犁溝方向還包括確定所述視覺圖像的對應(yīng)于所述犁溝的像素的位置值和方向值。

15、在一些方面，所述方法還包括基于所述位置值和所述方向值來確定代表性位置和代表性方向，其中所述代表性位置對應(yīng)于所述犁溝位置并且所述代表性方向?qū)?yīng)于所述犁溝方向。在一些方面，所述方法是實(shí)時確定的、自適應(yīng)確定的或兩者兼有。在一些方面，所述方法隨著所述方法的執(zhí)行而更新。

16、在一些方面，所述方法還包括基于傳感器輸入來確定所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合。在一些方面，所述方法還包括實(shí)時地確定所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合。在一些方面，所述方法還包括自適應(yīng)地確定所述第一田地離開位置、所述第一田地離開路徑、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第一田地再進(jìn)入路徑、所述第一前進(jìn)位置、所述第一校正位置、所述第一倒車位置、所述第二田地離開位置、所述第二田地離開路徑、所述第二田地再進(jìn)入位置、所述第二田地再進(jìn)入路徑、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或其組合。

17、在一些方面，所述方法還包括生成警報(bào)以請求人為干預(yù)。在一些方面，所述方法包括在所述車輛在預(yù)定的嘗試次數(shù)之后仍未能到達(dá)所述第一田地離開位置、所述第一校正位置、所述第一前進(jìn)位置、所述第一倒車位置、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第二田地離開位置、所述第二校正位置、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或所述第二田地再進(jìn)入位置時生成所述警報(bào)。在一些方面，所述方法包括在生成所述警報(bào)之前嘗試到達(dá)所述第一田地離開位置、所述第一校正位置、所述第一前進(jìn)位置、所述第一倒車位置、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第二田地離開位置、所述第二校正位置、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或所述第二田地再進(jìn)入位置2至10次、3至8次或4至6次。在一些方面，所述方法包括在生成所述警報(bào)之前嘗試到達(dá)所述第一田地離開位置、所述第一校正位置、所述第一前進(jìn)位置、所述第一倒車位置、所述第一田地再進(jìn)入位置、所述第二田地離開位置、所述第二校正位置、所述第二前進(jìn)位置、所述第二倒車位置或所述第二田地再進(jìn)入位置約5次。

18、在一些方面，所述方法包括在所述車輛越過所述外邊界或超出所述外邊界預(yù)定距離時生成所述警報(bào)。在一些方面，所述方法包括在所述車輛超出所述外邊界0.5至1.5個車輛長度的距離時生成所述警報(bào)。在一些方面，所述方法包括在所述車輛超出所述外邊界約一個車輛長度的距離時生成所述警報(bào)。在一些方面，所述方法包括在所述系統(tǒng)未能在所述第一田地再進(jìn)入位置處或在所述第一田地再進(jìn)入位置與所述第二田地離開位置之間檢測到犁溝時生成所述警報(bào)。在一些方面，所述方法包括在所述系統(tǒng)檢測到障礙物時生成所述警報(bào)。在一些方面，所述方法包括通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸所述警報(bào)。

19、在一些方面，所述方法還包括將從所述車輛采集的圖像、所述車輛的位置、所述轉(zhuǎn)向控制器的位置、所述車輛的衛(wèi)星圖像或其組合與所述警報(bào)一起傳輸。在一些方面，所述方法還包括在生成所述警報(bào)之后接收來自人的指令。在一些方面，所述指令是通過網(wǎng)絡(luò)接收的。在一些方面，所述方法包括在已經(jīng)接收到所述指令之后繼續(xù)執(zhí)行所述第一轉(zhuǎn)彎、執(zhí)行所述第二轉(zhuǎn)彎或沿著所述犁溝行進(jìn)。

20、在一些方面，所述方法還包括利用障礙物檢測傳感器來檢測障礙物。在一些方面，所述障礙物檢測傳感器包括激光雷達(dá)傳感器。

21、在一些方面，所述方法由本文所述的系統(tǒng)來執(zhí)行。

22、在各個方面，本公開提供一種用于檢測田地中的犁溝的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，所述計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法包括：接收田地的深度圖像和所述田地的視覺圖像；獲得有標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)，所述有標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)包括相似犁溝的圖像中的犁溝、犁溝位置和犁溝方向；使用所述有標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)來訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型以識別犁溝、確定犁溝位置并且確定犁溝方向；通過使用所述深度圖像和所述視覺圖像作為所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入來識別犁溝；通過使用所述深度圖像和所述視覺圖像作為所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入來確定所述犁溝的犁溝位置和犁溝方向。

23、在一些方面，識別所述犁溝還包括從所述視覺圖像生成分段圖。在一些方面，確定所述犁溝方向還包括從所述深度圖像確定所述犁溝的中心。在一些方面，確定所述犁溝位置和所述犁溝方向還包括確定所述視覺圖像的對應(yīng)于所述犁溝的像素的位置值和方向值。

24、在一些方面，所述方法還包括基于所述位置值和所述方向值來確定代表性位置和代表性方向，其中所述代表性位置對應(yīng)于所述犁溝位置并且所述代表性方向?qū)?yīng)于所述犁溝方向。

25、在各個方面，本公開提供一種在田地中導(dǎo)航的方法，所述方法包括使用如本文所述的方法來檢測第一條犁溝、沿著所述第一條犁溝引導(dǎo)車輛、沿著田地離開路徑離開所述田地、使用如本文所述的系統(tǒng)或如本文所述的方法來操縱所述車輛、在使用如本文所述的方法檢測到的第二條犁溝處沿著田地再進(jìn)入路徑再進(jìn)入所述田地，或其組合。

26、通過引用并入

27、本說明書中提及的所有出版物、專利和專利申請通過引用并入本文，就如同每個單獨(dú)的出版物、專利或?qū)＠暾埍痪唧w地和單獨(dú)地指示通過引用并入本文一樣。