[發明專利]基于鏟車載荷監測的GNSS平地作業路徑動態規劃與導航方法

有效

• 申請號: 201410245853.1
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104019815B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 劉剛;王巖;牛東嶺;李宏鵬;李笑;司永勝
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及土地平整中的路徑導航技術領域，更具體涉及基于鏟車載荷監測的GNSS平地作業路徑動態規劃與導航方法。

背景技術

農田土地平整可改善農田表面的地形狀況，提高農田灌溉效率與灌水均勻度，達到節水增產的效果。土地精細平整對于水資源管理和農業現代化均具有積極深遠的推動作用。GPS控制平地技術作為一種智能化的土地平整技術在國內外均已有較好較快的發展，在美國已有商品化產品。國產GNSS控制平地系統選用高精度高集成性的GPS+BDS雙星定位設備代替國外高成本的GPS接收設備，降低了系統開發成本，提高了產業化水平，同時，提高了定位精度，降低了農田平整硬件設備的故障率，增強了系統的實用性與集成性。

現有較普遍的GNSS智能控制平地系統主要包括：GNSS接收設備、工控機、閥控制器、液壓系統和平地鏟運設備等幾部分。基于這類GNSS控制平地系統中的導航功能的實現是通過對平地前地形測量得到的高程數據進行分析，根據一定的最優規劃原則，在常見的路徑規劃方式，例如梭形和環形中選擇最優的一種路徑。其中，最優規劃原則不一而足，各有側重，具體有挖填土方量平衡、運距最短、效率最高等。一般情況下根據實際情況只能保證其中一個或兩個原則達到最優；并且使用這些規劃原則實現的導航方式強調整體的規劃，并未將平地過程中地形的實時改變以及操作者對導航命令不服從的因素考慮在內，無法體現導航的實時性和靈活性。同時，以往的平地過程中，平地作業者頻繁的觀察鏟車中載土量從而判斷拖拉機行走方向的方式極大的降低了工作效率，同時也給操作者平地作業造成不便。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何根據農田土地的實時狀況，進行導航，提高導航效率和靈活性。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了基于鏟車載荷監測的GNSS平地作業路徑動態規劃與導航方法，所述方法包括以下步驟：

S1、平地前，

S101、地形數據采集；標定原點三維坐標，進行邊界測量和內部測量，相對所述原點三維坐標，以相對坐標的形式即高程值保存農田地形數據；

S102、對農田進行柵格劃分，對所述高程值進行插值處理、并以矩陣H形式存儲所述高程值；

S103、計算農田基準高程；利用公式(1)進行計算

Href=Havr-1+R2RN(R×Σ(Havr-Hf)-Σ(Hc-Havr))---(1)]]>

其中，H_ref為基準高程；H_avr為所述步驟S102的插值后得到的高程值的平均值；R為挖填土方比；N為柵格總數；H_f為所述步驟S102的插值后得到的高程值小于H_avr的高程值、H_c為所述步驟S102的插值后得到的高程值大于H_avr的高程值；

S104、設定導航更新周期T，利用公式(2)求取；