集群式小型电动智能农机导航控制方法技术

本申请提供了一种集群式小型电动智能农机导航控制方法

【技术实现步骤摘要】
集群式小型电动智能农机导航控制方法、装置及系统


[0001]本申请涉及导航
，具体而言，涉及一种集群式小型电动智能农机导航控制方法
、
装置及系统
。

技术介绍

[0002]传感器与测控技术
、
通信技术和智能控制技术等先进科学技术的应用，特别是
GNSS
技术在农业领域的推广应用，共同推动了现代农业生产过程向智能化
、
信息化
、
规模化和精细化的方向快速发展
。
农机的自动导航技术能够将农机操纵者从长时间枯燥的驾驶任务中解放，避免因为疲劳造成的安全问题，同时可以有效提高整体作业过程中的精度和工作效率，对智能化精准农业的发展有巨大的推动作用
。
但是现有的农机存在导航控制不精确的技术问题
。
[0003]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种集群式小型电动智能农机导航控制方法
、
装置及系统，以至少解决现有的农机存在导航控制不精确的技术问题
。
[0005]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种集群式小型电动智能农机导航控制方法，包括：接收基站通过通讯模块发送的经过差分的卫星信号，并基于所述卫星信号对农机进行定位，得到所述农机的定位信息；基于所述定位信息，利用角度传感器和位置传感器，对所述农机进行全局路径规划和自动导航；其中，所述全局路径规划包括全局覆盖路径规划和点到点路径规划
。
[0006]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种集群式小型电动智能农机导航控制装置，包括：定位模块，被配置为接收基站通过通讯模块发送的经过差分的卫星信号，并基于所述卫星信号对农机进行定位，得到所述农机的定位信息；规划模块，被配置为基于所述定位信息，利用角度传感器和位置传感器，对所述农机进行全局路径规划和自动导航；其中，所述全局路径规划包括全局覆盖路径规划和点到点路径规划
。
[0007]根据本专利技术实施例的又一方面，还提供了一种集群式小型电动智能农机导航控制系统，包括农机；如上所述的集群式小型电动智能农机导航控制装置，被配置为对所述农机进行导航
。
[0008]在本专利技术实施例中，接收基站通过通讯模块发送的经过差分的卫星信号，并基于所述卫星信号对农机进行定位，得到所述农机的定位信息；基于所述定位信息，利用角度传感器和位置传感器，对所述农机进行全局路径规划和自动导航，从而解决了现有的农机存在导航控制不精确的技术问题
。
附图说明
[0009]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示
意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定
。
在附图中：
[0010]图1是根据本申请实施例的一种集群式小型电动智能农机导航控制方法的流程图；
[0011]图2是根据本申请实施例的直角坐标系转换示意图；
[0012]图3是根据本申请实施例的农机直线运动状态示意图；
[0013]图4是根据本申请实施例的曲线运动状态；
[0014]图5是根据本申请实施例的原地转向状态；
[0015]图6是根据本申请实施例的农机偏航自适应控制示意图；
[0016]图7是根据本申请实施例的全局路径规划示意图；
[0017]图8是根据本申请实施例的履带式农机实物图；
[0018]图9是根据本申请实施例的自动驾驶直线行驶效果图；
[0019]图
10
是根据本申请实施例的直线行驶误差曲线图；
[0020]图
11
是根据本申请实施例的直线行驶误差分析图；
[0021]图
12
是根据本申请实施例的一种集群式小型电动智能农机导航控制装置的结构示意图；
[0022]图
13
示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的结构示意图
。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请
。
[0024]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式
。
如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和
/
或“包括”时，其指明存在特征
、
步骤
、
操作
、
器件
、
组件和
/
或它们的组合
。
[0025]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置
、
数字表达式和数值不限制本申请的范围
。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的
。
对于相关领域普通技术人员已知的技术
、
方法和设备可能不作详细讨论
。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制
。
因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值
。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论
。
[0026]概述
[0027]小型电动农机机械结构模型的精度以及环境因素会影响导航控制的精度和稳定性，为了提高农机路径跟踪控制器精度，本申请设计并实现了一种自动导航控制系统，在履带式农机上使用，可以实现农机的无人驾驶和田间作业，对路径规划的研究可以提高农机的作业效率和性能，有效实现连续作业，降低劳动强度
。
通过
RTK(Real
‑
time kinematic)
载波相位差分技术，利用角度传感器和位置传感器的信息，实现履带式农机的路径规划和自动导航作业
。MATLAB
仿真将农机规划的路径仿真出来，使用履带式农机进行实地试验，实现结果在直行时路径跟踪的平均误差为
0.5cm
，最大跟踪误差为
2.3cm
，曲线行驶取得不错的
效果，基本符合实际作业的精确度和安全性的要求
。
[0028]实施例1[0029]本申请实施例提供了一种集群式小型电动智能农机导航控制方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0030]步骤
S102
，接收基站通过通讯模块发送的经过差分的卫星信号，并基于所述卫星信号对农机进行定位，得到所述农机的定位信息
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集群式小型电动智能农机导航控制方法，其特征在于，包括：接收基站通过通讯模块发送的经过差分的卫星信号，并基于所述卫星信号对农机进行定位，得到所述农机的定位信息；基于所述定位信息，利用角度传感器和位置传感器，对所述农机进行全局路径规划和自动导航；其中，所述全局路径规划包括全局覆盖路径规划和点到点路径规划
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行点到点路径规划包括：基于所述农机的导航位置和当前姿态位置，利用自适应算法控制所述农机靠近规划的点到点路径
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述农机的导航位置和当前姿态位置，利用自适应算法控制所述农机靠近规划的点到点路径，包括：基于所述农机的坐标位置和航向角计算所述农机的偏离误差，其中，所述导航位置包括所述坐标位置，所述当前姿态位置包括所述航向角；基于所述农机的偏离误差和所述农机的一侧的履带的线速度，来调整所述农机的另一侧的履带的线速度，以控制所述农机靠近规划的点到点路径
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述农机的坐标位置和航向角计算所述农机的偏离误差，包括基于以下公式计算所述偏离误差：
err
＝
K
p1
*x'0+K
p2
*
θ
′
l
，其中，
K
p1
为第一比例常数，
K
p2
为第二比例常数，
θ
′
l
为航向角的变化量，
x'0为农机相对于原点的偏移值
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行全局覆盖路径规划包括：根据给定的起点
、
给定的终点
、
参考点的位置坐标以及行距信息，得到途径所有位置点的位置信息；根据所述位置信息规划全局覆盖路径，其中，所述起点与所述终点之间的连线为所述全局覆盖路径
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据给定的起点
、
给定的终点
、
参考点的位置坐标以及行距信息，得到途径所有位置点的位置信息，包括基于以下公式得到所述位置信息：当
n
＝
1+4r
，
A'
n
的坐标为
(2Lr,y'
a
)
，其中，
r
为常数
,r≥0,
且
r≤n/4
；当
n

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，陈帅印，胡可君，赵文江，栗浩睿，夏连喜，刘福朝，李连鹏，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：