[發明專利]一種農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法

有效

• 申請號: 201610956720.4
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN108007417B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 任強;王杰俊;沈雪峰;馮紹晰;董光陽
• 申請（專利權）人: 上海華測導航技術股份有限公司
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288
• 代理人: 劉君

本發明提供了一種農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法，包括如下步驟：步驟S1、固定農機的方向盤，使得車輛前輪保持一個固定角度；步驟S2、采集若干次當前農機位置信息，并做平均值處理；步驟S3、建立基于后軸中心的二輪農機運動學模型；步驟S4、進行半徑計算，得到一組角度對應關系；步驟S5、以農機后軸為中心，將農機勻速旋轉預設角度，并執行步驟S1?步驟S4；步驟S6、執行若干次步驟S5后，進行角度值擬合計算，求得標定系數。本發明采用的車輛運動學和高精度GNSS相結合技術，能夠實現較高精度的角度傳感器標定，不需要借助外部輔助器材和相關經驗參數輸入，且能實現自動標定，尤其適應于精準農業自動駕駛控制系統。

技術領域

本發明涉及GNSS接收機測量領域，具體涉及到農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法。

背景技術

農用機械(優指拖拉機，下文以拖拉機替代農用機械)作為實現各種機械化作業的動力，是農業生產作業中最重要的動力機械。它可以與附裝的、懸掛的或牽引的農機具一起完成大部分的田間作業，還可以牽引掛車進行運輸作業。由于農業勞動生產率在不斷的提高，農用拖拉機朝大型化方向發展已成為必然趨勢，這種趨勢在北美和西歐表現得尤為明顯，在東北和新疆地區，近幾年來也有良好的發展勢頭，這也就導致用戶在農業生產過程中對大功率的拖拉機的依賴性越來越強，所以提高這些拖拉機的工作利用率顯得尤為迫切；而通常拖拉機機組在相對惡劣的環境下作業時，工作情況復雜多變，操作人員的技術水平參差不齊，從而造成作業精度不高，土地利用率較低，拖拉機在作業過程中的燃油經濟性和生產效率也不能得到保證。因此，農機特別是大型農機的駕駛問題就成了精準農業中迫切需要解決的關鍵問題，對此最為有效的解決方式即GNSS導航自動駕駛技術。

在GNSS導航自動駕駛控制系統主要有兩大組成部分：組合導航算法和控制算法，組合導航算法為控制算法提供精確的位置和姿態數據，位置和信息經過路徑規劃算法實時計算出偏差量，然后由控制算法轉化為驅動器的控制量，進而控制拖拉機按照規劃的路徑經行行駛。在這些算法當中需要對車輛建立運動學模型，而運動學模型中前車輪的轉角是模型重要參數之一，由于安裝誤差和制造誤差存在，會使得模型計算中產生不穩定誤差，從而導致控制算法不精確，更有甚者使得控制發散，以至于不能實現自動駕駛的目的。

發明內容

本發明提供了一種農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法，包括如下步驟：

步驟S1、固定農機的方向盤，使得車輛前輪保持一個固定角度；

步驟S2、采集若干次當前農機位置信息，并做平均值處理；

步驟S3、建立基于后軸中心的二輪農機運動學模型；

步驟S4、進行半徑計算，得到一組角度對應關系；

步驟S5、以農機后軸為中心，將農機勻速旋轉預設角度，并執行步驟S1-步驟S4；

步驟S6、執行若干次步驟S5后，進行角度值擬合計算，求得標定系數。

上述的農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法中，在步驟S6中，采集車輛左轉和右轉各不少于5次數據。

上述的農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法中，步驟S3具體包括：

設前后輪所在的圓半徑為R，得出公式1

α＝β/2

其中，θ為拖拉機的航向角，α為拖拉機的前輪轉向角，L為拖拉機的軸距；

在公式1中，β為軸距L所對應的圓心角，α為軸距L所對應的圓周角并等于拖拉機的前輪轉向角，由公式1推導出公式2：

上述的農機自動駕駛控制系統角度傳感器自動標定方法中，半徑R計算的步驟包括：