农机侧滑估计与补偿方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及农机技术领域，提供一种农机侧滑估计与补偿方法、装置和电子设备，农机侧滑估计与补偿方法，包括：获取农机在三维地表的轨迹点；获取所述农机在所述轨迹点的三维地表位置对应的土壤特性参数；计算所述农机在所述轨迹点的位姿数据；基于所述土壤特性参数和所述农机的车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值；基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿。本发明专利技术实施例用以解决现有技术中的曲面农机导航方法在如坡耕地这样的三维曲面对农机进行路径规划的效果不佳的缺陷。路径规划的效果不佳的缺陷。路径规划的效果不佳的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
农机侧滑估计与补偿方法、装置和电子设备


[0001]本专利技术涉及农机
，尤其涉及一种农机侧滑估计与补偿方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002][0003]坡耕地的表面可抽象为三维曲面。当前，曲面农机导航方法仍主要采用平面规划的作业路径，利用GNSS/INS测量农机的姿态，经校正后由导航系统跟踪该路径。因地形起伏，平面规划的作业路径在曲面上的投影是曲线，农机在重力分量和离心力等因素的作用下，轮胎和地面发生滑动摩擦，侧滑使农机姿态发生急剧变化，超出导航控制范围，使农机严重偏离期望路径。现有的基于侧滑估计的农机导航控制方法可减小侧滑，如从120cm减小至70cm，但仍未从根本上解决问题。究其原因，所用的农机运动学模型的侧滑距离，是机组在曲面运动产生的显著侧滑，超出了路径跟踪算法的控制范围。因此，现有曲面农机导航方法在如坡耕地这样的三维曲面对农机进行路径规划的效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种农机侧滑估计与补偿方法、装置和电子设备，用以解决现有技术中的曲面农机导航方法在如坡耕地这样的三维曲面对农机进行路径规划的效果不佳的缺陷。
[0005]本专利技术提供一种农机侧滑估计与补偿方法，包括：
[0006]获取农机在三维地表的轨迹点；
[0007]获取所述农机在所述轨迹点的三维地表位置对应的土壤特性参数；
[0008]计算所述农机在所述轨迹点的位姿数据；
[0009]基于所述土壤特性参数和所述农机的车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值；
[0010]基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿。
[0011]根据本专利技术提供的一种农机侧滑估计与补偿方法，所述基于所述土壤特性参数和所述农机各个车轮的车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值，包括：
[0012]基于所述车轮参数计算所述农机的车轮滑移率；
[0013]基于所述土壤特性参数和所述农机的各个车轮在所述轨迹点的受力值计算出所述农机的各个车轮在所述轨迹点的沉陷量；
[0014]基于所述沉陷量、所述车轮参数和所述车轮滑移率计算出所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值。
[0015]根据本专利技术提供的一种农机侧滑估计与补偿方法，所述计算所述农机在所述轨迹
点的位姿数据，包括：
[0016]计算所述农机的第一侧车轮向量和第二侧车轮向量的叉乘，得到所述农机在所述轨迹点的位姿数据。
[0017]根据本专利技术提供的一种农机侧滑估计与补偿方法，所述基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿，包括：
[0018]基于所述位姿数据确定所述农机各个车轮的质量比率；所述质量比率用于描述所述农机各个车轮的质量占所述农机的总车轮质量的比率；
[0019]基于所述侧滑估计值和所述农机各个车轮的质量比率得到所述农机的侧滑补偿值；
[0020]基于所述农机的运动方向和所述轨迹点确定所述农机的侧滑补偿方向；
[0021]基于所述侧滑补偿方向和所述侧滑补偿值对所述轨迹点进行侧滑补偿。
[0022]根据本专利技术提供的一种农机侧滑估计与补偿方法，基于所述侧滑估计值和所述农机各个车轮的质量比率得到所述农机的侧滑补偿值通过如下公式实现：
[0023]J
all
＝λ1J
y1
+λ2J
y2
+λ3J
y3
+λ4J
y4
；
[0024]其中，J
all
表示所述农机的侧滑补偿值；J
y1
、J
y2
、J
y3
、J
y4
分别表示所述农机各个车轮的侧滑估计值；λ1、λ2、λ3、λ4分别表示所述农机各个车轮的质量比率。
[0025]根据本专利技术提供的一种农机侧滑估计与补偿方法，所述基于所述农机的运动方向和所述轨迹点确定所述农机的侧滑补偿方向，包括：
[0026]基于所述农机的运动方向和所述轨迹点组成平面；
[0027]将所述平面的法向量方向作为所述农机的侧滑补偿方向。
[0028]本专利技术还提供一种农机侧滑估计与补偿装置，包括：
[0029]第一获取模块，用于获取农机在三维地表的轨迹点；
[0030]第二获取模块，用于获取所述农机在所述轨迹点的三维地表位置对应的土壤特性参数；
[0031]第一计算模块，用于计算所述农机在所述轨迹点的位姿数据；
[0032]侧滑估计模块，用于基于所述土壤特性参数和所述农机的车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值；
[0033]侧滑补偿模块，用于基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿。
[0034]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述农机侧滑估计与补偿方法。
[0035]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述农机侧滑估计与补偿方法。
[0036]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述农机侧滑估计与补偿方法。
[0037]本专利技术提供的农机侧滑估计与补偿方法、装置和电子设备，通过获取所述农机在所述轨迹点的三维地表位置对应的土壤特性参数；并基于所述土壤特性参数和所述农机的
车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值；从而本专利技术在农机三维曲线的路径规划中考虑计算土壤物理特性的影响；通过计算所述农机在所述轨迹点的位姿数据；并基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿。其中，基于所述农机的运动方向、所述轨迹点能够确定农机在轨迹点的侧滑补偿方向，基于所述侧滑估计值和所述位姿数据能够所述侧滑估计值和所述位姿数据侧滑补偿值，从而基于侧滑补偿方向和侧滑补偿值对在轨迹点的农机进行侧滑补偿。相比传统的曲面农机导航方法只能在农机作业进行时，通过电机、方向盘修正行进方向，从而在下一时刻对已走出的侧滑值进行补偿，本专利技术在侧滑发生之前，基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据确定侧滑补偿方向和侧滑补偿值，再对轨迹点的农机进行侧滑补偿，本专利技术在路径规划层面避免农机即将要发生的侧滑，提高在如坡耕地这样的三维曲面对农机进行路径规划的效果。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农机侧滑估计与补偿方法，其特征在于，包括：获取农机在三维地表的轨迹点；获取所述农机在所述轨迹点的三维地表位置对应的土壤特性参数；计算所述农机在所述轨迹点的位姿数据；基于所述土壤特性参数和所述农机的车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值；基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿。2.根据权利要求1所述的农机侧滑估计与补偿方法，其特征在于，所述基于所述土壤特性参数和所述农机各个车轮的车轮参数计算所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值，包括：基于所述车轮参数计算所述农机的车轮滑移率；基于所述土壤特性参数和所述农机的各个车轮在所述轨迹点的受力值计算出所述农机的各个车轮在所述轨迹点的沉陷量；基于所述沉陷量、所述车轮参数和所述车轮滑移率计算出所述农机的各个车轮在所述轨迹点的侧滑估计值。3.根据权利要求1所述的农机侧滑估计与补偿方法，其特征在于，所述计算所述农机在所述轨迹点的位姿数据，包括：计算所述农机的第一侧车轮向量和第二侧车轮向量的叉乘，得到所述农机在所述轨迹点的位姿数据。4.根据权利要求1
‑
3所述的农机侧滑估计与补偿方法，其特征在于，所述基于所述农机的运动方向、所述轨迹点、所述侧滑估计值和所述位姿数据对所述轨迹点的所述农机进行侧滑补偿，包括：基于所述位姿数据确定所述农机各个车轮的质量比率；所述质量比率用于描述所述农机各个车轮的质量占所述农机的总车轮质量的比率；基于所述侧滑估计值和所述农机各个车轮的质量比率得到所述农机的侧滑补偿值；基于所述农机的运动方向和所述轨迹点确定所述农机的侧滑补偿方向；基于所述侧滑补偿方向和所述侧滑补偿值对所述轨迹点进行侧滑补偿。5.根据权利要求4所述的农机侧滑估计与补偿方法，其特征在于，基于所述侧滑估计值和所述农机各个车轮的质量比率得到所述农机的侧滑补偿值通过如下公式实现：J
all<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴才聪，赵欣，秦虎跃，王万里，王科，董靓，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：