CN102589509B - 一种农机作业面积测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农机作业面积测量方法，其利用农机作业过程中速度传感器给出的脉冲信号数与面积系数、农机作业宽度的乘积的方式计算农机作业面积，同时利用GPS模块记录的农机行驶距离对所述面积系数进行校正，提高测量精度，降低测量误差。

Description

一种农机作业面积测量方法

技术领域

本发明涉及农机作业测量技术，尤其是涉及一种农机作业测量方法。

背景技术

现有的农机作业面积的测算，多采用GPS手持设备，单纯利用GPS的定位功能，通过闭环走测地块一周，辅以算法测定地块面积。由于GPS技术本身的局限性，存在漂移等诸多问题，同时GPS定位精度又受行进速度，天气等影响，造成最终计算出来的面积误差过大，另外不管多大的地块，都需要走测一圈，用户使用极不便利。

近年，也有利用速度传感器测算农机作业面积的技术，其具体方法为：统计农机作业过程中速度传感器发出的脉冲信号数，然后根据农机每行驶1米发出的脉冲信号数测算农机的行驶距离，该距离与农机作业宽度的成绩即为作业面积。但该算法的精度受农田土壤松软度等因素的影响，农机作业过程中车轮打滑空转的情况时有发生，因此该方法也无法准确计算农机的作业面积。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述问题，提出一种计算准确的农机作业面积测量方法。

本发明的技术问题通过以下技术手段予以解决：

一种农机作业面积测量方法，利用农机上的GPS模块和速度传感器计算农机的作业面积，包括以下步骤：

1）判断农机状态是否符合预定的校正条件，所述预定的校正条件包括：GPS模块定位有效且水平精度因子小于x；速度传感器测算的农机速度大于v，且与上一秒的速度之差不超过△v；农机当前方位角与上一秒的方位角之差小于w；若是，进入下一步骤，若否，则通过所述速度传感器的脉冲信号数、理想面积系数k和农机的作业宽度y计算作业面积；其中，所述x、v、△v、w、k和y为预设值，理想面积系数k是理想状态下农机每行驶1米，速度传感器给出的脉冲信号数；

2）累计速度传感器的脉冲数M并通过GPS模块计算农机的移动距离L，同时监控农机状态是否符合前述预定的校正条件，当农机状态不符合前述预定的校正条件时进入下一步骤）；

3）若L小于预设的距离阈值，则当次作业面积s=M*y/k；若L大于预设的距离阈值，则进入下一步骤；

4）记录一次校正面积系数                                                =M/L，并进入下一步骤；

5）以当次的校正面积系数与最近记录的n次校正面积系数的平均值

计算当次作业面积s，即：s= M*y/

；若当次之前记录的校正面积次数小于n，则

取当次的校正面积系数与当次之前记录的所有校正面积系数的平均值，其中，n为预设值；

6）重复步骤1）～5）直至农机作业结束。

与现有技术采用固定面积系数计算农机作业面积相比，本发明利用GPS模块采集到的农机移动距离数据对面积系数进行校正，有效地降低测量误差，经相关技术监督部门测定，采用本发明的方法计算农机作业面积，其误差小于1%。

优选地，所述步骤4）与步骤5）之间还包括步骤401）：若

＞1.1k或

＜0.9k，则抛弃本次校正面积系数，计算当次作业面积s=M*y/k并返回步骤1）。本优选方案能够避免GPS信号干扰导致校正面积系数计算不准确。

优选地，所述步骤5）中还包括以下步骤：当次之前记录的校正面积次数大于n时，比较当次计算得到的校正面积系数

=M/L与上一次的校正面积系数

的大小，若＞

（1+0.5%），则令

=

（1+0.5%）；若

＜

（1-0.5%），则令

=

（1-0.5%）。本优选方案在校正面积系数记录超过预定次数时，将校正面积系数变动范围限制在0.5%的范围内以过滤峰值大的波动，能够进一步保证面积系数的精度。

优选地，所述x≤2、v≥3.6公里/小时、△v≤1公里/小时、w≤15度。

优选地，所述n≥3，更优地，所述n≥5。

优选地，所述距离阈值大于200米。距离阈值过小会导致测量值受GPS信号干扰的影响加大，准确度降低。

优选地，所述步骤4）与步骤5）之间包括步骤401＇）：若＞1.1k或

＜0.9k，则抛弃本次校正面积系数，计算当次作业面积s=M*y/

并返回步骤1），其中，

为最近记录的n次校正面积系数的平均值，若当次之前记录的校正面积次数小于n，则取当次之前记录的所有校正面积系数的平均值。作为步骤401）的平行方案，本方案相比于采用步骤401）具有更小的测量误差。

附图说明

图1是本发明具体实施例的测量方法的流程图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例的农田作业面积测量方法利用GPS模块和速度传感器传输的数据共同计算农田作业面积，其中GPS模块传输的数据至少包括经纬度、水平精度因子（英文为：Horizontal Dilution of Precision，缩略词为HDOP）、方位角变化值，根据经纬度变化可以获得农机的行驶距离，而水平精度因子用于保证GPS的精度，方位角变化值用于监控农机的行驶方向的变化；速度传感器的原理为，农机车轮每转一周，会触发速度传感器产生固定数量的脉冲信号，根据农机车轮的周长即可换算得到农机的理想面积系数k，即：理想状态下农机每行驶1米，速度传感器给出的脉冲信号数，此处所述的理想状态是指农机行驶过程中车轮不打滑空转、无信号干扰、不受土壤松软度等因素的影响；基于速度传感器的发出的脉冲数M、该理想面积系数k、以及农机的作业宽度y，即可计算出理论的农机作业面积（该面积与农机的实际作业面积间的误差较大）。

本实施例的农田作业面积测量方法，利用GPS模块对面积系数进行校正，以降低测量误差，具体包括以下步骤：

1）首先须预先设定校正条件，该校正条件包括：判断农机状态是否符合预定的校正条件，所述预定的校正条件包括：GPS模块定位有效且水平精度因子小于x；速度传感器测算的农机速度大于v，且与上一秒的速度之差不超过△v；农机当前方位角与上一秒的方位角之差小于w。本实施例中x=2、v=3.6公里/小时、△v=1公里/小时、w=15度，本发明不限于上述取值，x、v、△v、w可根据实际所需要的精度、GPS模块自身的性能、农机的情况进行设定，优选，x≤2、v≥3.6公里/小时、△v≤1公里/小时、w≤15度。

2）农机开始作业后，判断农机状态是否符合预定的校正条件，如果否，则通过所述速度传感器的脉冲信号数、理想面积系数k和农机的作业宽度y计算作业面积；若果是，则进入下一步骤；

3）累计速度传感器的脉冲数M并通过GPS模块计算农机的移动距离L，同时监控农机状态是否符合前述预定的校正条件，当农机状态不符合前述预定的校正条件时进入下一步骤；

4）判断移动距离L是否小于预设的距离阈值，如果是，则用理想面积系数计算当次作业面积s=M*y/k，若L大于预设的距离阈值，则进入下一步骤。本实施例以农机状态从满足校正条件开始累积脉冲数M和移动距离L到农机状态不符合校正条件为一次作业，当次作业面积即是指当前一次作业的面积。本实施例L取值为200，但本发明不限于本实施例，L的取值可以根据GPS的精度、作业环境等情况进行设定，如果GPS精度、作业环境等因素不变，L取值越小，测量的误差越大，但L的取值也不宜过大，因为L过大会导致采用理想面积系数进行计算的概率增大，也会导致测量误差加大，根据当前GPS测量技术的精度，优选200米≤L≤800米，更优选300米≤L≤500米。

5）记录一次校正面积系数

=M/L，并进入下一步骤。

6）若

＞1.1k或

＜0.9k，则抛弃当次记录的校正面积系数并返回步骤2），否则进入下一步骤，而农机当次作业面积下述两种方法之一进行计算：方法一：当次作业面积s=M*y/k；方法二：当次作业面积s=M*y/

，其中，为最近记录的n次校正面积系数的平均值，若当次之前记录的校正面积次数小于n，则

取当次之前记录的所有校正面积系数的平均值；若当次之前记录的校正面积次数为零，则采用方法一计算。相比较而言，方法二的计算误差小于方法一的计算误差。

7）若当次之前记录的校正面积次数大于n，则以公式s= M*y/计算农机当次的作业面积，其中，的取值根据下述情况确定：若

＞

（1+0.5%），则令

=

（1+0.5%），并更新当次记录的为

；若

＜（1-0.5%），则令=

（1-0.5%），并更新当次记录的

为；若（1-0.5%）≤

≤

（1+0.5%），则

取当次的校正面积系数

与最近记录的n次校正面积系数的平均值，其中

为上一次记录的校正面积系数；若当次之前记录的校正面积次数小于n，则令

取当次的校正面积系数与当次之前记录的所有校正面积系数的平均值。本步骤中，当次之前记录校正面积系数的次数超过n的情况下，根据

与（1±0.5%）

之间大小情况区别选择

的取值，其目的在于将系数波动限值在0.5%的范围内，以过滤峰值大的波动，降低计算误差；实践中，也可不进行上述区别选择，而一律以当次的校正面积系数与当次之前记录的所有校正面积系数的平均值作为

进行计算。n的取值优选大于等于3，更优选大于等于5，而本实施例n=7。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种农机作业面积测量方法，利用农机上的GPS模块和速度传感器计算农机的作业面积，包括以下步骤：

1）判断农机状态是否符合预定的校正条件，所述预定的校正条件包括：GPS模块定位有效且水平精度因子小于x；速度传感器测算的农机速度大于v，且与上一秒的速度之差不超过Δv；农机当前方位角与上一秒的方位角之差小于w；若否，则通过所述速度传感器的脉冲信号数、理想面积系数k和农机的作业宽度y计算作业面积；其中，所述x、v、Δv、w、k和y为预设值，理想面积系数k是理想状态下农机每行驶1米，速度传感器给出的脉冲信号数；若是，进入下一步骤；

2）累计速度传感器的脉冲数M并通过GPS模块计算农机的移动距离L，同时监控农机状态是否符合前述预定的校正条件，当农机状态不符合前述预定的校正条件时进入下一步骤）；

3）若L小于预设的距离阈值，则当次作业面积s＝M*y/k；若L大于预设的距离阈值，则进入下一步骤；

4）计录一次校正面积系数k′＝M/L，并进入下一步骤；

5）若当次之前记录的校正面积次数大于n，则以当次的校正面积系数k′与最近记录的n次校正面积系数的平均值

计算当次作业面积s，即：

若当次之前记录的校正面积次数小于n，则令

等于当次的校正面积系数与当次之前记录的所有校正面积系数的平均值，其中，n为预设值；

6）重复步骤1）～5）直至农机作业结束。

2.根据权利要求1所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述步骤4）与步骤5）之间还包括步骤401）：若k′＞1.1k或k′＜0.9k，则抛弃当次记录的校正面积系数，计算当次作业面积s＝M*y/k并返回步骤1）；否则进入下一步骤。

3.根据权利要求2所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述步骤5）中还包括以下步骤：当次之前记录的校正面积次数大于n时，比较当次计算得到的校正面积系数k′＝M/L与上一次的校正面积系数k″的大小，若k′＞k″（1+0.5%），则令

（1+0.5%）；若k′＜k″（1-0.5%），则令

（1-0.5%）。

4.根据权利要求1、2或3所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述x≤2、v≥3.6公里/小时、Δv≤1公里/小时、w≤15度。

5.根据权利要求1、2或3所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述n≥3。

6.根据权利要求1、2或3所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述n≥5。

7.根据权利要求1、2或3所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述距离阈值大于200米。

8.根据权利要求1所述的农机作业面积测量方法，其特征在于：所述步骤4）与步骤5）之间还包括步骤401＇）：若k′＞1.1k或k′＜0.9k，则抛弃本次校正面积系数，计算当次作业面积

并返回步骤1），其中，

为最近记录的n次校正面积系数的平均值，若当次之前记录的校正面积次数小于n，则取当次之前记录的所有校正面积系数的平均值。

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