[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

本發明公開了一種無人駕駛拖拉機自動導航轉向系統，包括數據采集模塊、GPS導航模塊、雷達模塊、監測模塊、無線通信模塊、數據處理模塊、轉向模塊、預警管理模塊、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；所述預警管理模塊接收到預警信號和拖拉機的位置信息并分配至對應的管理人員進行處理。

技術領域

本發明涉及車輛控制領域，特別是涉及一種無人駕駛拖拉機自動導航轉向系統。

背景技術

隨著我國經濟戰略的實施與推進，農業機械自動化及智能化水平不斷提高，用戶對農業機械的自動化程度提出了更高的要求。如今越來越多的拖拉機已經集成或者加裝了自動導航駕駛系統，用于在起壟、播種、植保等不同的田間作業過程中實現拖拉機的自動駕駛與轉向，從而保證理想的作業效果。

但是在拖拉機田間作業過程中，作業人員常根據經驗和一些常識性規則進行田間作業路徑設計，存在重耕、漏耕、多走路程等問題，影響作業生產效率。因此，針對農用車輛無人駕駛系統的自動作業路徑規劃具有重大意義，目前無人駕駛車輛的轉向控制系統還沒有一個最優的控制方法能夠合理規劃車輛行駛路徑并準確調整；

而且在拖拉機田間作業的過程中，存在不能實時根據拖拉機的偏離值進行分析預警以及合理的選取人員進行處理修正，導致無人駕駛的拖拉機偏離路線，發生事故或對農田造成破壞的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種無人駕駛拖拉機自動導航轉向系統。本發明通過數據采集模塊發布采集任務并選取對應的采集人員，采集人員首次操控拖拉機順時針繞行待采邊界一周，繞行過程中打開GPS；拖拉機繞行過程中，拖拉機左車輪緊貼待采邊界，且繞行車速保持較低勻速；得到農田地塊邊界曲線；通過農田地塊邊界曲線、拖拉機的位姿信息和目標位置信息進行融合處理得到道路邊界信息，從而得到拖拉機的期望行駛路線，能夠合理規劃車輛行駛路徑并準確調整；

通過拖拉機的期望行駛路線、拖拉機當前航向角與最佳轉向路徑切線的夾角θ和拖拉機的實時位置對拖拉機的偏離值作出分析，當偏離值大于預設閾值時，及時預警，同時通過預警管理模塊分配至對應的管理人員對預警機進行修正，從而避免無人駕駛的拖拉機偏離路線，發生事故或對農田造成破壞的問題；提高工作效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種無人駕駛拖拉機自動導航轉向系統，包括數據采集模塊、GPS導航模塊、雷達模塊、監測模塊、無線通信模塊、數據處理模塊、轉向模塊、預警管理模塊、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；