[發明專利]一種無人駕駛拖拉機自動導航轉向系統

有效

• 申請號: 202010760596.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111845935B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 朱一峰;朱如龍;徐錫沖;張守民
• 申請（專利權）人: 安徽泗州拖拉機制造有限公司
• 主分類號: B62D15/02
• 分類號: B62D15/02;G01S19/53;G01S13/931
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 韓立峰

1.一種無人駕駛拖拉機自動導航轉向系統，其特征在于，包括數據采集模塊、GPS導航模塊、無線通信模塊、監測模塊、數據處理模塊、轉向模塊、整機控制模塊以及智能終端；

所述數據采集模塊用于采集農田地塊邊界信息，所述GPS導航模塊用于采集拖拉機行駛過程中拖拉機的位姿信息；所述數據處理模塊用于規劃拖拉機的期望行駛路線，所述轉向模塊用于控制拖拉機的轉向；

所述數據采集模塊將農田地塊邊界曲線傳輸到數據處理模塊，所述GPS導航模塊將拖拉機的位姿信息傳輸到數據處理模塊，所述智能終端通過無線通信模塊將目標位置信息傳輸到數據處理模塊；

所述數據處理模塊接收農田地塊邊界曲線、拖拉機的位姿信息和目標位置信息并進行融合處理得到道路邊界信息，通過所述道路邊界信息得到道路中線，根據所述道路中線得到拖拉機的期望行駛路線；所述數據處理模塊規劃拖拉機期望行駛路線的具體步驟為：

S21：檢測得到的道路中線是否有彎曲趨勢，若無彎曲趨勢，拖拉機沿當前方向繼續行駛，如檢測到有彎曲趨勢，則開始規劃拖拉機的行駛路徑；具體包括：

S211：所述彎曲趨勢包括直角轉彎和曲線轉彎；其中直角轉彎的計算為：分別計算最大轉向半徑Rmax和最小轉向半徑Rmin，最佳轉向半徑：R=（Rmax+Rmin）/2；

S212：曲線轉彎的計算為：將所得到的道路中線的曲線擬合成數段直線，分別求得其相鄰兩段的外接圓弧，所述圓弧為最佳轉向路徑；

S22：所述轉向模塊根據拖拉機的期望行駛路線控制拖拉機的轉向，即實時獲取拖拉機當前航向角與最佳轉向路徑切線的夾角θ；具體步驟包括：

S221：將拖拉機的起點作為坐標原點，建立二維坐標系；

S222：將期望行駛路線上拖拉機當前位置附近的三個點標記為（X0，Y0）、（X1，Y1）和(X2，Y2)；求出經過三點的圓弧軌跡；

S223：此軌跡的切線與拖拉機當前航向角的夾角θ即為此時拖拉機的轉向角度，拖拉機行駛過程中實時監測角度θ，保持θ為0；

所述數據處理模塊將拖拉機的期望行駛路線和拖拉機當前航向角與最佳轉向路徑切線的夾角θ傳輸到監測模塊，所述監測模塊結合拖拉機的期望行駛路線、夾角θ和拖拉機的實時位置對拖拉機的偏離值作出分析；具體步驟如下：

S31：獲取拖拉機實時位置的坐標（）；將點（）標記為驗證點；

S32：獲取期望行駛路線中與拖拉機實時位置對應的參考點；參考點的獲取準則為，獲取期望行駛路線中與點（）若干不重合的對應點，計算對應點與參考點的距離，將最近距離的對應點標記為參考點；

S33：將期望行駛路線中的參考點標記為（Ji，Ki）；i=1...n；

S34：利用公式計算得出拖拉機的偏離值WE；其中，驗證點與參考點的距離越近，θ越小，則拖拉機的偏離值WE越小；b1和b2為預設系數；

S34：當WE超過預設閾值時，則監測模塊生成預警信號并將預警信號傳輸到整機控制模塊；所述整機控制模塊接收預警信號控制報警器發出警報并控制拖拉機停止運行。