BR102016029253A2 - Vehicle system, method and environment legible by non-temporary computer - Google Patents

Abstract

trata-se de um sistema de veículo que inclui um sistema de localização espacial configurado para derivar uma posição geográfica de um veículo autônomo. o sistema de veículo inclui adicionalmente um dispositivo de computação acoplado comunicativamente ao sistema de localização espacial, em que o dispositivo de computação compreende um processador. o processador é configurado para selecionar um modo de calibração por meio de uma entrada de usuário. o processador também é configurado para executar uma calibração de direção automática, com base no modo de calibração, para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção automática compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

Description

“SISTEMA DE VEÍCULO, MÉTODO E MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO” Campo da Invenção [001] A invenção refere-se, em geral, a uma calibração de direção de veículos.

Antecedentes da Invenção [002] Certos veículos podem operar por meio de sistemas de controle que direcionam a direção de veículos. Por exemplo, certos tratores agrícolas podem incluir sistemas de direção automáticos adequados para a direção dos tratores agrícolas nos campos que têm uma variedade de condições de solo e obstáculos. Em geral, o veículo, tal como o trator agrícola, pode ser dotado de um mapa que pode ser usado pelo veículo para seguir certos trajetos e para evitar certas características de terreno. Consequentemente, um sistema de controle, tal como um sistema de controle eletrônico, pode ser usado para controlar e/ou, de outro modo, dirigir o veículo autônomo. O trator agrícola pode, desse modo, ser dirigido através de um campo. Seria benéfico aperfeiçoar a direção do veículo. Como um resultado da direção aperfeiçoada, o veículo pode aperfeiçoar os tempos de acionamento e intensificar a eficiência operacional.

Descrição da Invenção [003] Em uma realização, um sistema de veículo inclui um sistema de localização espacial configurado para derivar uma posição geográfica de um veículo autônomo. O sistema de veículo inclui adicionalmente um dispositivo de computação acoplado comunicativamente ao sistema de localização espacial, em que o dispositivo de computação compreende um processador. O processador é configurado para selecionar um modo de calibração por meio de uma entrada de usuário. O processador também é configurado para executar uma calibração de direção automática, com base no modo de calibração, para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção automática compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

[004] Em outra realização, um método inclui localizar espacialmente uma localização de veículo autônoma por meio de um sistema de localização espacial. O método também inclui selecionar um modo de calibração por meio de um processador que recebe uma entrada de usuário. O método inclui adicionalmente executar, por meio do processador, uma calibração de direção automática, com base no modo de calibração, para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção automática compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

[005] Em uma realização adicional, um meio legível por computador não transitório compreende instruções que, quando executadas por um processador, fazem com que o processador localize espacialmente uma localização de veículo por meio de um sistema de localização espacial. As instruções fazem, adicionalmente, com que o processador selecione um modo de calibração por meio de um processador. As instruções também fazem com que o processador execute, por meio do processador, uma calibração de direção com base no modo de calibração para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

Breve Descrição dos Desenhos [006] Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida em referência aos desenhos anexos, nos quais os caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo dos desenhos, em que: A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma realização de um veículo que opera dentro de um campo agrícola; A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma realização de sistemas de computação para o veículo agrícola da Figura 1 e para uma estação de base; A Figura 3 é um fluxograma de uma realização de um processo adequado para calibrar automaticamente uma direção do veículo da Figura 1; e A Figura 4 é um fluxograma de uma realização de um processo adequado para selecionar vários modos e calibrar uma direção do veículo da Figura 1.

Descrição de Realizações da Invenção [007] Certas operações agrícolas e outras (mineração, construção e similares) podem usar um veículo tripulado e/ou automático, tal como um trator ou outro veículo. Para operações agrícolas, o veículo pode rebocar ou incluir um implemento agrícola, tal como uma plantadeira, uma semeadeira, um fertilizante e assim por diante. Nas operações, o veículo usa um mapa adequado para definir as delimitações de campo, trajetos de acionamento e similares. O veículo pode operar em modos automáticos com base em dados de mapa, e/ou um ser humano pode operar o veículo com base nos dados de mapa. Os veículos descritos no presente documento podem incluir sistema de calibração de direção automática, além do auto-orientação (por exemplo, sistema de direção automático). No auto-orientação, um veículo pode usar GPS para seguir um trajeto desejado automaticamente, sem intervenção humana. Entretanto, em certas realizações, um ser humano pode trabalhar na cabine de veículo para aplicar entradas de aceleração (por exemplo, controle de velocidade) e frenagem. O ser humano também pode assumir a direção, se desejado. Um processo de calibração manual para um sistema de direção pode ser entediante e sem precisão. Um método e um sistema semiautomático e/ou automático aperfeiçoado para calibração de direção são descritos no presente documento, que podem incluir múltiplos modos de operação, com vários níveis de calibração de direção. Por exemplo, um primeiro modo de calibração pode calibrar todos ou substancialmente todos os parâmetros de sistema de direção do veículo. Um segundo modo de calibração pode calibrar qualquer subconjunto de calibração total e pode ter como objetivo calcular um ou mais parâmetros de sistema de direção. O primeiro e o segundo modos de calibração podem incluir múltiplos modos (por exemplo, submodos), cada um.

[008] Por exemplo, em certos submodos de calibração, um sistema de controle executa uma derivação de calibração de subconjunto ou total, enquanto automaticamente dirige o veículo através de vários padrões. Em outros submodos de calibração, o controlador executa uma calibração de subconjunto ou total, enquanto o operador aciona o veículo manualmente. Ainda, em outro submodo de calibração, o controlador executa a calibração total continuamente, para atualizar periodicamente os parâmetros de modelo de direção, por exemplo, para adaptar os valores de parâmetro de modelo, à medida que os mesmos mudam ao longo do tempo. Outros modos ou submodos podem apenas atualizar um parâmetro de deslocamento de direção, enquanto deixam todos os parâmetros remanescentes descarregados. Ainda, outros modos ou submodos podem verificar se, ou não, os parâmetros de calibração atuais são válidos e se estão dentro de uma tolerância aceitável e, se os mesmos não estiverem, a calibração total pode, então, ser realizada. Aplicando-se certos processos de calibração de direção descritos no presente documento, uma direção mais precisa pode ser fornecida, adequada para manobra e acionamento mais eficientes.

[009] De volta, agora, à Figura 1, a Figura é um diagrama esquemático de uma realização de um veículo 10 (trator autônomo e/ou tripulado) que reboca um implemento agrícola 12 dentro de um campo agrícola 14. O veículo pode incluir adicionalmente direção automática (por exemplo, auto-orientação), em que um operador humano pode pilotar na cabine, operando aceleração e frenagens, enquanto o veículo 10 é dirigido automaticamente. Embora, na realização retratada, o veículo 10 seja retratado como um trator agrícola, em outras realizações, o veículo 10 pode ser um veículo de construção, veículo de mineração, veículo de passageiro ou similar. O trator 10 ou outro acionador principal é configurado para rebocar o implemento agrícola 12 ao longo do campo 14, ao longo de uma direção de percurso 16. Em certas realizações, o trator 10 é dirigido (por exemplo, por meio de um operador ou um sistema automatizado) para cruzar o campo ao longo de fileiras substancialmente paralelas 18. Entretanto, deve-se reconhecer que o trator 10 pode ser dirigido para cruzar o campo ao longo de outras rotas (por exemplo, ao longo de trajetos em espiral, trajetos curvos, trajetos de evasão de obstáculo e assim por diante) em realizações alternativas. Conforme será reconhecido, a implemento agrícola 12 pode ser qualquer implemento adequado para realizar as operações agrícolas ao longo do campo 14. Por exemplo, em certas realizações, o implemento agrícola 12 pode ser uma ferramenta de cultivo, uma ferramenta de aplicação de fertilizante, uma ferramenta de plantio ou de semeadura ou uma ferramenta de colheita, dentre outros. Embora o implemento agrícola 12 seja rebocado pelo trator 10 na realização ilustrada, deve-se reconhecer que, em realizações alternativas, o implemento agrícola pode ser integrado dentro do trator 10. Conforme descrito anteriormente, deve-se observar que as técnicas descritas no presente documento podem ser usadas para operações diferentes de operações agrícolas. Por exemplo, operações de mineração, operações de construção, operações automotivas e assim por diante.

[010] À medida que o trator 10 e o implemento agrícola 12 cruzam o campo, o trator 10 e o implemento agrícola 12 podem encontrar várias condições de solo e/ou de campo, bem como certas estruturas. Tais estruturas e condições de solo e/ou de campo podem ser definidas como características com os propósitos da descrição no presente documento. Por exemplo, o trator 10 e o implemento agrícola 12 podem encontrar características tais como um lago 20, uma parte arborizada 22, um edifício ou outra estrutura de apoio 24, cerca 26 e características diversas 28, e assim por diante. As características diversas 28 podem incluir bombas de água, equipamento móvel ou fixo acima do chão (por exemplo, equipamento de irrigação, equipamento de plantio), e assim por diante. Em certas realizações, o trator 10 é configurado para operar autonomamente (por exemplo, sem um operador presente na cabine do veículo off-road). Consequentemente, um sistema de direção pode dirigir o trator 10 e o implemento agrícola 12, ao longo do campo, sem controle direto, por um operador, por exemplo, por meio de um mapa.

[011] O mapa pode ser transmitido e/ou incluído em uma estação de base 30. A estação de base 30 pode ser acoplada comunicativamente ao trator 10 para fornecer mapas atualizados adequados para operar no campo 14. O mapa pode incluir uma delimitação de campo 32, bem como as várias características no campo, tal como o lago 20, a parte arborizada 22, o edifício ou outra estrutura de apoio 24, a cerca 26, áreas úmidas do campo 14 a serem evitadas, áreas macias do campo a serem evitadas, as características diversas 28, e assim por diante. À medida que o trator 10 opera, a direção pode sair do ajuste. Consequentemente, um sistema de calibração de direção pode ser fornecido, incluída em um sistema de controle de veículo, em um sistema externo, tal como a estação de base 30, ou em uma combinação dos mesmos. O sistema de calibração de direção pode aplicar certos processos de calibração de direção (por exemplo, algoritmos) descritos em mais detalhes abaixo para ajustar, ou de outro modo, corrigir a direção, a fim de fornecer controle e acionamento aperfeiçoados do trator 10, conforme discutido em detalhes abaixo.

[012] Pode ser útil ilustrar um sistema que pode ser usado tanto para acionar autonomamente o veículo agrícola 10, bem como para calibrar a direção para o veículo agrícola 10. Consequentemente, e de volta, agora, à Figura 2, a Figura é um diagrama esquemático de uma realização de um sistema de controle 36 que pode ser empregado dentro do veículo agrícola 10 da Figura 1. Na realização ilustrada, um sistema de controle 36 inclui um sistema de localização espacial 38, que é montado no veículo agrícola 10 e configurado para determinar uma posição e, em certas realizações, uma velocidade, do veículo agrícola 10. Conforme será reconhecido, o sistema de localização espacial 38 pode incluir qualquer sistema adequado configurado para medir e/ou determinar a posição do veículo agrícola autônomo 10, tal como um receptor de sistema de posicionamento global (GPS), por exemplo, e/ou GLONASS ou outro sistema similar. Em certas realizações, o sistema de localização espacial 38 pode, adicional ou alternativamente, ser configurado para determinar a posição do veículo de observação 10, em relação a um ponto fixo dentro do campo 14 (por exemplo, por meio de um transceptor de rádio fixo). Consequentemente, o sistema de localização espacial 38 pode ser configurado para determinar a posição do veículo de observação 10, em relação a um sistema de coordenada global fixo (por exemplo, por meio do GPS), um sistema de coordenada local fixo ou uma combinação dos mesmos. O sistema de localização espacial 38 pode usar adicionalmente técnicas de cinemática em tempo real (RTK) para intensificar a precisão de posicionamento.

[013] Na realização ilustrada, o sistema de controle 36 inclui um sistema de controle de direção automatizado 46 configurado para controlar uma direção de movimento do veículo agrícola 10 e um sistema de controle de velocidade automatizado 48 configurado para controlar uma velocidade do veículo agrícola 10. Além disso, o sistema de controle 36 inclui um controlador 49, que é acoplado comunicativamente ao dispositivo de localização espacial 38, para o sistema de controle direção 46 e para o sistema de controle de velocidade 48. O controlador 49 é configurado para controlar automaticamente o veículo agrícola durante certas fases de operações agrícolas (por exemplo, sem entrada de operador, com entrada limitada de operador, etc.).

[014] Em certas realizações, o controlador 49 é um controlador eletrônico que tem um conjunto de circuitos elétricos configurados para processar dados a partir dispositivo de localização espacial 38 e/ou de outros componentes do sistema de controle 36. Na realização ilustrada, o controlador 49 inclui um processador, tal como o microprocessador ilustrado 50, e um dispositivo de memória 52. O controlador 49 também pode incluir um ou mais dispositivos de armazenamento e/ou outros componentes adequados. O processador 50 pode ser usado para executar um software, tal como um software para controlar o veículo agrícola, um software para determinar a orientação de veículo, um software para realizar a calibração de direção, e assim por diante. Ademais, o processador 50 pode incluir múltiplos microprocessadores, um ou mais microprocessadores de “propósitos gerais”, um ou mais microprocessadores de propósitos especiais e/ou um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICS) ou alguma combinação dos mesmos. Por exemplo, o processador 50 pode incluir um ou mais processadores de conjunto de restrições específicas (RISC).

[015] O dispositivo de memória 52 pode incluir uma memória volátil, tal como a memória de acesso aleatório (RAM), e/ou uma memória não volátil, como a memória apenas de leitura (ROM). O dispositivo de memória 52 pode armazenar uma variedade de informações e pode ser usado para vários propósitos. Por exemplo, o dispositivo de memória 52 pode armazenar as instruções executáveis por processador (por exemplo, firmware ou software) para o processador 50 executar, tal como instruções para controlar o veículo agrícola, instruções para determinar a orientação de veículo, e assim por diante. O dispositivo (ou dispositivos) de armazenamento (por exemplo, armazenamento não volátil) pode incluir ROM, memória flash, um disco rígido ou qualquer outro meio adequado de armazenamento óptico, magnético ou em estado sólido ou uma combinação dos mesmos. O dispositivo (ou dispositivos) de armazenamento pode armazenar dados (por exemplo, dados de posição, dados de geometria de veículo, etc.), instruções (por exemplo, software ou firmware para controlar o veículo agrícola, etc.) e quaisquer outros dados adequados.

[016] Em certas realizações, o sistema de controle direção 46 pode incluir um sistema de controle de ângulo de roda, um sistema de frenagem diferencial, um sistema de vetorização de torque ou uma combinação dos mesmos. O sistema de controle de ângulo de roda pode girar automaticamente uma ou mais rodas e/ou esteiras do veículo agrícola (por exemplo, por meio de atuadores hidráulicos) para dirigir o veículo agrícola ao longo de uma rota desejada (por exemplo, ao longo da faixa de guiamento, ao longo do trajeto de aquisição de faixa, etc.). A título de exemplo, o sistema de controle do ângulo de roda pode girar as rodas/ esteiras dianteiras, as rodas/ esteiras traseiras e/ou as rodas/ esteiras intermediárias do veículo agrícola, individualmente ou em grupos. O sistema de frenagem diferencial pode variar independentemente da força de frenagem, em cada lado do veículo agrícola, para direcionar o veículo agrícola ao longo de um trajeto. De modo similar, o sistema de vetorização de torque pode aplicar diferencialmente torque de um motor às rodas e/ou esteiras em cada lado do veículo agrícola, direcionando, desse modo, o veículo agrícola ao longo de um trajeto. Em realizações adicionais, o sistema de controle direção pode incluir outros sistemas e/ou sistemas adicionais para facilitar o direcionamento do veículo agrícola ao longo de um trajeto através do campo.

[017] Em certas realizações, o sistema de controle de velocidade 48 pode incluir um sistema de controle de emissão de motor, um sistema de controle de transmissão, um sistema de controle de frenagem ou uma combinação dos mesmos. O sistema de controle de emissão de motor pode variar a emissão do motor para controlar a velocidade do veículo agrícola. Por exemplo, o sistema de controle de emissão do motor pode variar uma definição de aceleração, uma mistura de combustível/ ar do motor, uma cronometragem do motor e/ou outros parâmetros de motor adequados para controlar a emissão do motor, ou uma combinação dos mesmos. Além disso, o sistema de controle de transmissão pode ajustar a seleção de engrenagem dentro de uma transmissão para controlar a velocidade do veículo agrícola. Adicionalmente, o sistema de controle de frenagem pode ajustar a força de frenagem, controlando, desse modo, a velocidade do veículo agrícola. Em realizações adicionais, o sistema de controle de velocidade pode incluir outros sistemas e/ou sistemas adicionais para facilitar o ajuste da velocidade do veículo agrícola.

[018] Em certas realizações, o sistema de controle 36 também pode controlar a operação do implemento agrícola 12 acoplado ao veículo agrícola 10. Por exemplo, o sistema de controle 36 pode incluir um sistema de controle de implemento/ controlador de implemento configurado para controlar um ângulo de direção do implemento 12 (por exemplo, por meio de um sistema de controle direção de implemento que tem um sistema de controle de ângulo de roda e/ou um sistema de frenagem diferencial) e/ou uma velocidade do sistema de implemento/ veículo agrícola 12 (por exemplo, por meio de um sistema de controle de implemento de velocidade que tem um sistema de controle de frenagem). Em tais realizações, o sistema de controle 36 pode ser acoplado comunicativamente ao sistema de controle de implemento/ controlador no implemento 12, por meio de uma rede de comunicação, tal como uma rede de área de controlador (barramento de CAN).

[019] Na realização ilustrada, o sistema de controle 36 inclui uma interface de usuário 54 acoplada comunicativamente ao controlador 49. A interface de usuário 54 é configurada para possibilitar que um operador (por exemplo, que permaneça próximo ao veículo agrícola) controle certo parâmetro associado à operação do veículo agrícola. Por exemplo, a interface de usuário 54 pode incluir um comutador que possibilite que o operador configure o veículo agrícola para operação manual. Além disso, a interface de usuário 54 pode incluir um comutador de corte de batería, um comutador de ignição de motor, um botão de parada ou uma combinação dos mesmos, dentre outros controles. Em certas realizações, a interface de usuário 54 inclui um visor 56 configurado para apresentar informações ao operador, tal como uma representação gráfica de uma faixa de guiamento, uma representação visual de certo parâmetro (ou parâmetros) associado à operação do veículo agrícola (por exemplo, nível de combustível, pressão de óleo, temperatura de água, etc.), uma representação visual de certo parâmetro (ou parâmetros) associado à operação de um implemento acoplado ao veículo agrícola (por exemplo, nível de semente, profundidade de penetração de ferramentas de engate no solo, posição (ou posições) de orientação de certos componentes do implemento, etc.), ou uma combinação dos mesmos, informações de calibração de direção, dentre outras informações. Em certas realizações, o visor 56 pode incluir uma interface de tela sensível ao toque que possibilite que o operador controle certos parâmetros associados à operação do veículo agrícola e/ou do implemento.

[020] Na realização ilustrada, o sistema de controle 36 pode incluir controles manuais configurados para possibilitar que um operador controle o veículo agrícola, enquanto o controle automático é desengatado (por exemplo, enquanto descarrega o veículo agrícola de um reboque, durante certos modos de calibração de direção, etc.). Os controles manuais podem incluir controle de direção manual, controle de transmissão manual, controle de frenagem manual ou uma combinação dos mesmos, dentre outros controles. Na realização ilustrada, os controles manuais são comunicativamente acoplados ao controlador 49. O controlador 49 é configurado para se desengatar do controle automático do veículo agrícola, mediante a recepção de um sinal indicativo de controle manual do veículo agrícola. Consequentemente, se um operador controlar o veículo agrícola manualmente, o controle automático termina, possibilitando, desse modo, que o operador controle o veículo agrícola.

[021] Na realização ilustrada, o sistema de controle 36 inclui um sistema de comunicações 60 acoplado comunicativamente ao controlador 44. Em certas realizações, o sistema de comunicações 60 é configurado para estabelecer um enlace de comunicação com um sistema de comunicações correspondente 61 da estação de base 30, facilitando, assim, a comunicação entre a estação de base 30 e o sistema de controle 36 do veículo agrícola autônomo. Por exemplo, a estação de base 30 pode incluir um sistema de controle 63 que tem uma interface de usuário 62 que tem um visor 64 que possibilite que um operador remoto forneça instruções a um controlador 66 (por exemplo, instruções para iniciar o controle do veículo agrícola 10, as instruções para direcionar o veículo agrícola ao longo de um trajeto, as instruções para comandar o controle de direção 46 e/ou o controle de velocidade 48, instruções para transmitir os dados de mapeamento, etc.).

[022] Em certas realizações, o controlador 66 do sistema de controle 63 é um controlador eletrônico que tem um conjunto de circuitos configurados para processar os dados a partir de um sistema de mapeamento 68 que tem um mapa 70. Na realização ilustrada, o controlador 66 inclui um processador, tal como o microprocessador ilustrado 72 e um dispositivo de memória 74. O controlador 66 também pode incluir um ou mais dispositivos de armazenamento e/ou outros componentes adequados. O processador 72 pode ser usado para executar um software, tal como um software para controlar o veículo agrícola, um software para determinar a orientação de veículo, um software para realizar a calibração de direção, e assim por diante. Ademais, o processador 72 pode incluir múltiplos microprocessadores, um ou mais microprocessadores de “propósitos gerais”, um ou mais microprocessadores de propósitos especiais e/ou um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICS) ou alguma combinação dos mesmos. Por exemplo, o processador 50 pode incluir um ou mais processadores de conjunto de restrições específicas (RISC).

[023] O dispositivo de memória 74 pode incluir uma memória volátil, tal como a memória de acesso aleatório (RAM), e/ou uma memória não volátil, como a memória apenas de leitura (ROM). O dispositivo de memória 74 pode armazenar uma variedade de informações e pode ser usado para vários propósitos. Por exemplo, o dispositivo de memória 74 pode armazenar as instruções executáveis por processador (por exemplo, firmware ou software) para o processador 72 executar, tal como instruções para controlar o veículo agrícola, instruções para determinar a orientação de veículo, e assim por diante. O dispositivo (ou dipositivos) de armazenamento (por exemplo, armazenamento não volátil) pode(m) incluir ROM, memória flash, um disco rígido ou qualquer outro meio adequado de armazenamento óptico, magnético ou em estado sólido ou uma combinação dos mesmos. O dispositivo (ou dispositivos) de armazenamento pode armazenar dados (por exemplo, dados de posição, dados de geometria de veículo, etc.), instruções (por exemplo, software ou firmware para controlar o veículo agrícola, software ou firmware de mapeamento, etc.) e quaisquer outros dados adequados.

[024] Os sistemas de comunicação 60, 61 podem operar em qualquer faixa de frequência adequada, dentro do espectro eletromagnético. Por exemplo, em certas realizações, os sistemas de comunicação 60, 61 podem difundir e receber ondas de rádio dentro de uma faixa de frequência de cerca de 1 GHz a cerca de 10 GHz. Além disso, os sistemas de comunicação 60, 61 podem utilizar qualquer protocolo de comunicação adequado, tal como um protocolo padrão (por exemplo, Wi-Fi, Bluetooth, etc.) ou um protocolo de propriedade.

[025] Um sistema de calibração de direção 76 é fornecido no sistema de controle 36, adequado para ajustar uma ou mais tabelas de direção 78, por exemplo, que podem ser usadas pelo sistema de controle direção 46 para dirigir o veículo 10. As tabelas de direção 78 podem incluir coeficientes polinomiais ou outros coeficientes que descrevem certas curvas, e tais coeficientes podem ser ajustados pelo sistema de calibração de direção 76 com uso de um processo descrito em mais detalhes abaixo em relação à Figura 3. O sistema de calibração de direção automática 76 pode incluir múltiplos modos de operação, com vários níveis de calibração de direção. Por exemplo, um primeiro modo de calibração pode calibrar todos ou substancialmente todos os parâmetros de sistema de direção do veículo 10. Um segundo modo de calibração pode calibrar qualquer subconjunto de calibração total e pode ter como objetivo calcular um ou mais parâmetros de sistema de direção. O primeiro e o segundo modos de calibração podem incluir múltiplos modos (por exemplo, submodos), cada um. Deve-se compreender que as tabelas 80 podem ser armazenadas no veículo 10 e/ou na estação de base 30. Por exemplo, a estação de base 30 pode incluir, em algumas realizações, seu próprio sistema de calibração de direção 82.

[026] Em certos submodos de calibração, o sistema de calibração de direção 76 e/ou 82 pode executar uma derivação de calibração de subconjunto ou total, enquanto dirige automaticamente o veículo através de vários padrões. Em outros submodos de calibração, o sistema de calibração de direção 76 e/ou 82 pode executar uma calibração de subconjunto ou total, enquanto o operador aciona o veículo manualmente. Ainda, em outro submodo de calibração, o sistema de calibração de direção 76 e/ou 82 pode executar calibração total continuamente durante o acionamento, para atualizar periodicamente os parâmetros de modelo de direção, por exemplo, para adaptar os valores de parâmetro de modelo, à medida que os mesmos mudam, ao longo do tempo. Em outros modos ou submodos, o sistema de calibração de direção 76 e/ou 82 podem apenas atualizar um parâmetro de deslocamento de direção, enquanto deixam todos os parâmetros remanescentes descarregados. Ainda, em outros modos ou submodos, o sistema de calibração de direção 76 e/ou 82 pode verificar se, ou não, os parâmetros de calibração atuais são válidos e se estão dentro de uma tolerância aceitável e, se os mesmos não estiverem, uma calibração total pode, então, ser realizada. Consequentemente, o veículo 10 pode ser dirigido mais precisamente, o que resulta em uso de combustível mais ideal e campos de cultura aumentados.

[027] A Figura 3 ilustra um fluxograma de uma realização de um processo 100 adequado para calibrar automaticamente uma direção do veículo 10. O processo 100 pode ser implantado como código ou instruções de computador executáveis por meio dos processadores 50, 72 e armazenado nas memórias 52, 74. Na realização retratada, o processo 100 pode gerar (bloco 102) um ou mais segmentos de trajeto, em que cada segmento de trajeto tem uma velocidade. Um segmento de trajeto pode incluir curva (ou curvas) geométrica ou outro formato que o veículo 10 deve seguir durante a calibração de direção na velocidade desejada. Em certas realizações, a geração de segmento de trajeto (bloco 102) pode ser executada por meio de um sistema externo (por exemplo, externo ao veículo 10), tal como um sistema de computação externo (por exemplo, estação de trabalho, computador pessoal, computador do tipo laptop, computador do tipo notebook, computador do tipo tablet, estação de base 30, e assim por diante). Em outras realizações, a geração de segmento de trajeto (bloco 102) pode ser executada por meio do controlador 49.

[028] O processo 100 pode, então, gerar (bloco 104) um comando de curvatura adequado para comandar o veículo 10 para seguir uma curvatura desejada, por exemplo, um comando para girar uma roda de direção. Para gerar (bloco 104) o comando de curvatura, o processo 100 pode usar o segmento (ou segmentos) de trajeto gerado por meio do bloco 102 e um estado de veículo. O estado de veículo pode incluir uma velocidade de veículo atual e uma taxa de guinada de veículo atual. Em uma realização, o comando de curvatura (bloco 104) é gerado por meio de sistema de computação (por exemplo, controladores 49 e/ou 66). Em outras realizações, um acionador humano emite o comando de curvatura (bloco 104). O comando de curvatura (bloco 104) pode incorporar certos coeficientes de direção, tais como os coeficientes A, B, C, D pra quando um polinômio de terceira ordem for usado. O polinômio de terceira ordem pode obter a forma y = A + Bx + Cx2 +Dx3, em que y é o ângulo de direção. Desse modo, dados A, B, C, D e um valor para x, o ângulo de direção pode ser encontrado. Em uma realização, x é representativo de um eixo geométrico cartesiano, desse modo, a equação de polinômio de terceira ordem é representativa de uma curvatura. O comando de curvatura pode, então, ser transladada (bloco 106) em um ângulo de direção desejado por meio de mapeamento de direção. O bloco 106 pode usar a forma de equação y = A + Bx + Cx2 +Dx3, em que y é o ângulo de direção para derivar o ângulo de direção desejado. Deve-se compreender que, enquanto uma equação de terceira ordem é descrita, outras realizações podem usar um polinômio de quarta, quinta, sexta ordem ou maior.

[029] Conforme mencionado anteriormente, cada segmento de trajeto pode incluir uma velocidade desejada para seguir, enquanto navega no segmento de trajeto. Um comando de velocidade, com base na velocidade, pode ser transladado (bloco 108) em um comando de aceleração adequado para mover a aceleração de veículolO a uma posição que irá resultar na velocidade desejada. Dado o ângulo de direção e a posição de aceleração, o veículo 10 pode, então, mudar a posição, a orientação e/ou, de outro modo, se mover. As medições podem ser obtidas (bloco 110) à medida que o veículo 10 muda a posição, a orientação e/ou, de outro modo, se move. As medições podem incluir uma taxa de guinada, uma velocidade, uma nova posição de veículo, uma aceleração, um ângulo de direção atual e/ou uma taxa de rotação.

[030] Na realização retratada, as medições podem ser convertidas (bloco 112) em estados estimados. Ou seja, dadas as medições registradas, o processo 100 pode derivar (bloco 112) a velocidade e a taxa de guinada estimadas para o veículo 10. Por exemplo, um modelo físico do veículo 10 pode ser executado pelos processadores 50 e/ou 72 com uso das medições, como as entradas para derivar (bloco 112) a velocidade e a taxa de guinada estimadas para o veículo 10. O ângulo de direção atual pode ser transformado (bloco 114) em uma curvatura de estimação ou curva geométrica.

[031] Uma comparação entre a curvatura, a velocidade e a taxa de guinada estimadas, e a curvatura e velocidade de segmento (ou segmentos) de trajeto desejadas (fornecidas pelo bloco 102) pode ser feita (bloco 116). Os desvios entre a curvatura, a velocidade e a taxa de guinada estimadas e a curvatura e a velocidade de segmento de trajeto desejadas (fornecidas pelo bloco 102) podem, então, ser usados para atualizar (bloco 116) os parâmetros de direção A, B, C e/ou D. Os parâmetros atualizados A, B, C, D podem, então, ser armazenados e fornecidos aos blocos 104, 106,114. O processo 100 pode, em certos modos, ser iterativo e ser executado continuamente. Em outros modos, o processo 100 pode ser executado quando desejado, conforme descrito em mais detalhes abaixo, em relação à Figura 4.

[032] A Figura 4 é um fluxograma de uma realização de um processo 150 adequado para fornecer calibração de direção para o veículo 10. Na realização retratada, o processo 150 pode, primeiramente, selecionar (bloco 152) um ou mais modos de calibração de direção 154. Conforme mencionado anteriormente, vários modos 154 podem ser fornecidos. Por exemplo, um primeiro modo de calibração pode calibrar todos ou substancialmente todos os parâmetros de sistema de direção do veículo. Um segundo modo de calibração pode calibrar qualquer subconjunto de calibração total e pode ter como objetivo calcular um ou mais parâmetros de sistema de direção. O primeiro e o segundo modos de calibração podem incluir múltiplos modos (por exemplo, submodos), cada um.

[033] Por exemplo, em certos submodos de calibração, um sistema de controle executa uma derivação de calibração de subconjunto ou total, enquanto automaticamente dirige o veículo através de vários padrões. Em outros submodos de calibração, o controlador executa uma calibração de subconjunto ou total, enquanto o operador aciona o veículo manualmente. Ainda, em outro submodo de calibração, o controlador executa a calibração total continuamente durante o acionamento, para atualizar periodicamente os parâmetros de modelo de direção, por exemplo, para adaptar os valores de parâmetro de modelo, à medida que os mesmos mudam ao longo do tempo. Outros modos ou submodos podem apenas atualizar um parâmetro de deslocamento de direção, enquanto deixam todos os parâmetros remanescentes descarregados. Ainda, outros modos ou submodos podem verificar se, ou não, os parâmetros de calibração atuais são válidos e se estão dentro de uma tolerância aceitável e, se os mesmos não estiverem, a calibração total pode, então, ser realizada.

[034] Uma vez que os modos 154 são selecionados, o processo 150 pode, então, executar (bloco 156) a calibração de direção. Em uma realização, o processo de calibração de direção executado é o processo 100 descrito acima, em relação à Figura 3. Consequentemente, um ou mais coeficientes de direção (por exemplo, A, B, C, D) podem ser atualizados conforme descrito acima, o que resulta na direção aperfeiçoada e, desse modo, rendimento de cultivo e acionamento mais precisos. O processo 150 pode, então, determinar (decisão 160) se a calibração de direção adicional é desejada. Por exemplo, certos modos 154 podem desejar calibração contínua e, desse modo, o processo 150 pode iterar-se ao bloco 156. Outros modos podem verificar se os parâmetros de calibração atuais são válidos e se estão dentro de uma tolerância aceitável ou não. Se os parâmetros de calibração atuais (por exemplo, A, B, C, D) não forem válidos ou não estiverem dentro de uma tolerância aceitável, o processo 150 pode então, iterar ao bloco 156. Dessa maneira, uma calibração de direção mais aperfeiçoada é fornecida.

[035] Embora apenas certas características da invenção tenham sido ilustradas e descritas no presente documento, muitas modificações e mudanças irão ocorrer aos indivíduos versados na técnica. Deve-se compreender, por isso, que as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas as modificações e mudanças que estiverem dentro do espírito verdadeiro da invenção.

Reivindicações

Claims (20)

1. SISTEMA DE VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de localização espacial configurado para derivar uma posição geográfica de um veículo; e um dispositivo de computação acoplado comunicativamente ao sistema de localização espacial, em que o dispositivo de computação compreende um processador configurado para: selecionar, por meio de uma entrada de usuário, um modo de calibração; executar uma calibração de direção automática, com base no modo de calibração, para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção automática compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais parâmetros de direção compreendem parâmetros polinomiais de terceira ordem.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para: gerar um comando de curvatura com base no segmento de trajeto; gerar um ângulo de direção com base no comando de curvatura; medir uma taxa de guinada medida, uma velocidade medida e um ângulo de direção medido com base no veículo que é acionado por um ser humano ou que é acionado de modo automático; e atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido por: estimar uma curvatura estimada por mapeamento inverso do ângulo de direção medido; estimar uma velocidade estimada; estimar uma taxa de guinada estimada; e atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na comparação da curvatura estimada, na velocidade estimada e na taxa de guinada estimada para a taxa de guinada medida, a velocidade medida e a curvatura desejada do segmento de trajeto desejado.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a atualização do um ou mais parâmetros de direção com base na comparação da curvatura estimada, na velocidade estimada e na taxa de guinada estimada para a taxa de guinada medida, a velocidade medida e a curvatura desejada do segmento de trajeto desejado compreende determinar um desvio entre a curvatura estimada, a velocidade estimada e a taxa de guinada estimada para a taxa de guinada medida, a velocidade medida e a curvatura desejada e atualizar o um ou mais parâmetros de direção, de modo que o desvio seja aproximadamente zero.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para retroalimentar o um ou mais parâmetros atualizados para gerar um segundo comando de curvatura.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de comunicações configurado para acoplar comunicativamente o dispositivo de computação a um dispositivo de computação externo e a um sistema de controle de veículo disposto no veículo e que tem o dispositivo de computação, em que o dispositivo de computação externo transmite o segmento de trajeto desejado ao sistema de controle de veículo.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de controle de veículo disposto no veículo e que tem o dispositivo de computação, em que o sistema de controle de veículo é configurado para derivar o segmento de trajeto desejado.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para gerar o trajeto desejado e para aplicar o comando de aceleração e o ângulo de direção para acionar o veículo, sem intervenção humana.

10. MÉTODO, caracterizado pelo fato de que compreende: localizar espacialmente uma localização de veículo por meio de um sistema de localização espacial; selecionar um modo de calibração por meio de um processador; e executar, por meio do processador, uma calibração de direção automática, com base no modo de calibração, para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção automática compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o um ou mais parâmetros de direção compreendem parâmetros polinomiais de terceira ordem.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende: gerar um comando de curvatura com base no segmento de trajeto; gerar um ângulo de direção com base no comando de curvatura; medir, por meio do processador, uma taxa de guinada medida, uma velocidade medida e um ângulo de direção medido com base no veículo que é acionado por um ser humano ou que é acionado de modo automático; e atualizar, por meio do processador, o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido compreende: estimar uma curvatura estimada por mapeamento inverso do ângulo de direção medido; estimar uma velocidade estimada; estimar uma taxa de guinada estimada; e atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na comparação da curvatura estimada, da velocidade estimada e da taxa de guinada estimada com a taxa de guinada medida, a velocidade medida e uma curvatura desejada do segmento de trajeto desejado.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na comparação da curvatura estimada, da velocidade estimada e da taxa de guinada estimada com a taxa de guinada medida, a velocidade medida e uma curvatura desejada do segmento de trajeto desejado compreende determinar um desvio entre a curvatura estimada, a velocidade estimada e a taxa de guinada estimada para a taxa de guinada medida, a velocidade medida e a curvatura desejada e atualizar o um ou mais parâmetros de direção, de modo que o desvio seja aproximadamente zero.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende atualizar continuamente o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido executando-se, por meio do processador, um modo de atualização contínuo.

16. MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO, caracterizado pelo fato de que compreende instruções que, quando executadas por um processador, fazem com que o processador: localize espacialmente uma localização de veículo por meio de um sistema de localização espacial; selecione um modo de calibração por meio de um processador que aplica uma entrada de usuário; e execute, por meio do processador, uma calibração de direção automática, com base no modo de calibração, para atualizar um ou mais parâmetros de direção, em que a execução da calibração de direção automática compreende acionar o veículo por meio de auto-orientação para seguir espacialmente um segmento de trajeto desejado.

17. MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o um ou mais parâmetros de direção compreendem parâmetros polinomiais de terceira ordem.

18. MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende instruções que, quando executadas pelo processador, fazem com que o processador: gere um comando de curvatura com base no segmento de trajeto; gerar um ângulo de direção com base no comando de curvatura; meça, por meio do processador, uma taxa de guinada medida, uma velocidade medida e um ângulo de direção medido; e atualize, por meio do processador, o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido.

19. MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a atualização do um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido compreende: estimar uma curvatura estimada por mapeamento inverso do ângulo de direção medido; estimar uma velocidade estimada; estimar uma taxa de guinada estimada; e atualizar o um ou mais parâmetros de direção com base na comparação da curvatura estimada, da velocidade estimada e da taxa de guinada estimada com a taxa de guinada medida, a velocidade medida e uma curvatura desejada do segmento de trajeto desejado.

20. MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende instruções que, quando executadas pelo processador, fazem com que o processador execute um modo de atualização contínuo para atualizar continuamente o um ou mais parâmetros de direção com base na taxa de guinada medida, na velocidade medida e no ângulo de direção medido.