一种用于纯电动采贝机的综合导航方法技术

本发明专利技术公开一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，纯电动采贝机上安装有卫星定位设备和惯导定位设备，方法包括：将惯导定位设备固定于屏蔽盒内，并通过屏蔽线与处理装置相连；将屏蔽盒与卫星定位设备固定于壳体内，并将壳体通过减震装置固定于采贝机机身；通过卫星定位设备获取采贝机在地理坐标系下的位置、速度及方向并发送至处理装置；通过惯导定位设备获取采贝机在附体坐标系下的机身方向和角度并发送至处理装置；处理装置通过附体坐标系和地理坐标系之间的坐标转换，得到采贝机在地理坐标系下的位置、速度及机身方向；在采贝机的机身方向不超过预设范围时，以采贝机在地理坐标系下的位置、速度及机身方向作为采贝机的当前导航参数并输出。导航参数并输出。导航参数并输出。

An integrated navigation method for pure electric shellfish picker

【技术实现步骤摘要】
一种用于纯电动采贝机的综合导航方法


[0001]本专利技术涉及电动采贝机
，尤其涉及纯电动采贝机无人化工作时的导航定位，具体为一种用于纯电动采贝机的综合导航方法。

技术介绍

[0002]我国海域辽阔，海岸线长，沿海滩涂分布广泛，大力发展滩涂贝类养殖业不但有效开发利用了国土资源，也为渔民们的转业、转产提供了一条有效途径。但是目前贝类海产品的采捕多采用人工挖掘的方法，劳动强度大，采捕时间长，而且还必须手工去除沙土等杂物，直接影响采集速度和效率，进而影响滩涂贝类养殖业的发展。
[0003]为解决上述问题，现有技术研究了一些贝类采捕装置来替代人工采贝，如公开号CN107018964A的中国专利于2017年8月8日公开的一种多功能浅海滩涂采贝车，公开号CN205547051U的中国专利于2016年9月7日公开的一种贝类采捕装置等，这些采捕装置虽然降低了人工采贝的劳动强度，但由于人工操作采贝设备且缺乏科学的导航定位，仍然存在采捕时间长、采集效率低下的问题。
[0004]随着自动化的兴起，采贝机的无人化操作成为研究的热点，而要使无人驾驶的采贝机能够高效、快速的完成采贝，其在采贝区域内的导航定位则至关重要。
[0005]对于无人驾驶的纯电动采贝机，其通过配置的GPS传感器和角度传感器来进行定位，但由于采贝机在工作时振动强烈，而这些传感器又较为敏感，因此导致传感器采集的信号紊乱，难以准确进行定位导航。并且，角度传感器受电磁干扰影响较大，采贝机工作过程中的电磁干扰也会导致定位不准。
[0006]此外，由于滩涂环境承载力低且分布不均，采贝机难以保证始终在水平面上工作，而由于采贝机的倾斜导致坐标轴旋转或平移出现偏差，最终导致定位不准。针对滩涂环境下定位的特殊性，公开号CN102535463A的中国专利于2012年7月4日公开了一种滩涂履带打桩机定位控制方法，解决了滩涂环境下对预打桩的准确定位问题，但不适用于滩涂环境下采贝机的定位导航。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，解决采贝机在滩涂环境下作业时的导航定位问题。
[0008]根据本专利技术说明书提供一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，所述纯电动采贝机上安装有卫星定位设备和惯导定位设备，所述方法包括：
[0009]将所述惯导定位设备固定于屏蔽盒内，并通过屏蔽线与处理装置相连；
[0010]将固定有惯导定位设备的屏蔽盒与卫星定位设备固定于同一壳体内，并将所述壳体通过减震装置固定于采贝机机身；
[0011]通过卫星定位设备获取采贝机在地理坐标系下的位置、速度及方向并发送至处理装置；
[0012]通过惯导定位设备获取采贝机在附体坐标系下的机身方向和角度并发送至处理装置；
[0013]处理装置通过附体坐标系和地理坐标系之间的坐标转换，得到采贝机在地理坐标系下的位置、速度及机身方向；
[0014]在采贝机的机身方向不超过预设范围时，以采贝机在地理坐标系下的位置、速度及机身方向作为采贝机的当前导航参数并输出。
[0015]上述技术方案中，由于纯电动采贝机工作时发动机震动较大且电磁干扰较强，因此通过屏蔽盒屏蔽电磁干扰对惯导定位设备的影响，通过减震装置减缓采贝机振动对惯导定位设备和卫星定位设备的影响，提高采贝机上卫星定位设备和惯导定位设备的信号采集精度，避免因采贝机工作时发动机的振动过大导致卫星/惯导定位不准的问题；同时，由于采贝机在滩涂环境下工作时行进速度较慢，导致卫星定位获取的速度方向误差较大，因此通过坐标转换，将惯导定位设备获取的角度及位姿转换到地理坐标系下，得到采贝机真实的机身方向，并在采贝机当前机身方向处于正常状态时，输出当前的导航参数，解决因采贝机在滩涂上缓慢行进导致的卫星定位数据与采贝机实际航向不对应的问题。
[0016]进一步地，所述卫星定位设备和惯导定位设备均设有低通滤波器，用于滤除高频信号。
[0017]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：以采贝机的重心作为质心，以向右、向前、向上的方向分别作为x、y、z轴的正方向，建立附体坐标系。由于惯导定位设备是刚性附着在采贝机机身上，因此在采贝机上建立附体坐标系可实现惯导定位设备所采集数据与卫星定位设备所采集数据之间的转换，进而通过惯导定位设备所采集的数据修正卫星定位设备所采集数据，得到更精确的采贝机导航信息。
[0018]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：将地球坐标系通过旋转得到当地的北东天地理坐标系；然后将附体坐标系转换为北东天地理坐标系；最后进行地球坐标系和附体坐标系之间的转换。通过地理坐标系到北东天地理坐标系的转换、附体坐标系到北东天地理坐标系的转换实现附体坐标系到地理坐标系的转换。
[0019]作为进一步的技术方案，所述采贝机的机身方向由采贝机自身的横倾角、纵倾角及竖直方向上的移动距离决定。通过横倾角表示采贝机的横向倾斜，通过纵倾角表示采贝机的纵向倾斜通过竖向移动距离表示采贝机的竖向歪斜。由于采贝机在滩涂环境下行进和采贝挖掘，容易出现采贝机陷入泥坑或碰到斜坡或障碍物，导致采贝机倾斜或发生碰撞，因此需要通过采贝机机身方向来确保采贝机的正常行驶，保证采贝机安全作业。
[0020]进一步地，所述预设范围包括横倾角、纵倾角及竖直方向上移动距离的预设范围。
[0021]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：以地理坐标系x、y轴正方向分别作为采贝机的横倾角0
°
方向、纵倾角0
°
方向，以地理坐标系z轴方向作为采贝机的移动方向；当采贝机的横倾角或纵倾角的变化幅度超过预设角度或竖直方向上的移动距离超过预设距离，则认为采贝机的当前航向出现异常。由于纯电动采贝机为无人驾驶，不能通过操作人员人工判断机身是否倾斜，因此需要通过设定横纵倾角的预设范围及竖向倾斜的预设范围来对机身状态进行判断，避免因采贝机倾斜导致的安全问题，同时相对于现有通过摄像头或其他外部设备监测机身倾斜状态的方法而言，该技术方案利用惯导定位设备所获取的机身方向来进行采贝机倾斜判断的方式，成本更低且准确度较高。
[0022]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在采贝机的当前航向出现异常时，控制采贝机停机接受故障检查。由于采贝机为无人驾驶，当监测到采贝机出现倾斜时，需要先控制其停机，然后进行人工检查，排除倾斜原因。
[0023]作为进一步的技术方案，所述惯导定位设备包括角度传感器和九轴位姿传感器；所述卫星定位设备包括罗经天线；所述角度传感器、九轴位姿传感器、罗经天线均通过有线方式与处理装置相连。角度传感器和九轴位姿传感器固定于屏蔽盒内，通过屏蔽电缆穿过屏蔽盒连接至处理装置，罗经天线通过减震装置固定于采贝机机身上，通过有线方式连接至处理装置，处理装置对传感器的数据进行坐标转换，基于转换后数据判断采贝机的行进状态，并在状态正常时输出当前的导航信息，在状态不正常时输出停机指令。
[0024]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，其特征在于，所述纯电动采贝机上安装有卫星定位设备和惯导定位设备，所述方法包括：将所述惯导定位设备固定于屏蔽盒内，并通过屏蔽线与处理装置相连；将固定有惯导定位设备的屏蔽盒与卫星定位设备固定于同一壳体内，并将所述壳体通过减震装置固定于采贝机机身；通过卫星定位设备获取采贝机在地理坐标系下的位置、速度及方向并发送至处理装置；通过惯导定位设备获取采贝机在附体坐标系下的机身方向和角度并发送至处理装置；处理装置通过附体坐标系和地理坐标系之间的坐标转换，得到采贝机在地理坐标系下的位置、速度及机身方向；在采贝机的机身方向不超过预设范围时，以采贝机在地理坐标系下的位置、速度及机身方向作为采贝机的当前导航参数并输出。2.根据权利要求1所述一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，其特征在于，所述方法进一步包括：以采贝机的重心作为质心，以向右、向前、向上的方向分别作为x、y、z轴的正方向，建立附体坐标系。3.根据权利要求2所述一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将地球坐标系通过旋转得到当地的北东天地理坐标系；然后将附体坐标系转换为北东天地理坐标系；最后进行地球坐标系和附体坐标系之间的转换。4.根据权利要求1所述一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，其特征在于，所述采贝机的机身方向由采贝机自身的横倾角、纵倾角及竖直方向上的移动距离决定。5.根据权利要求4所述一种用于纯电动采贝机的综合导航方法，其特征在于，所述方法进一步包括：以地理坐标系x、y轴正方向分别作为采贝机的横倾角0...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊勇，魏琪琳，何艺凡，郭康菲，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：