CN103628391B - 一种摊铺机的行驶控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摊铺机的行驶控制方法，该控制方法包括沿摊铺机行驶的道路定点设置多个第一无线传感器、在摊铺机上设置第二无线传感器；利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位；进而根据第二传感器的定位信息判断摊铺机的实际行驶路线与理论行驶路线之间的差异是否在允许范围内，若不在允许范围内，则调整摊铺机的行驶方向；使得摊铺机的行走控制自动化，不仅减轻了操作机手的劳动强度，进一步地，自动控制的摊铺过程能够取得较高质量的摊铺道路。

Description

一种摊铺机的行驶控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械控制技术，特别涉及一种摊铺机的行驶控制方法。

背景技术

摊铺机的行驶控制直接影响路面的施工效果。目前，摊铺机行驶时主要依靠操作手柄控制前进后退，通过方向电位计控制行驶方向，以及通过速度电位计来控制行驶速度。操作手柄、方向电位计和速度电位计的控制都需要机手的参与，控制量则全凭机手的实际经验。摊铺机的控制器通过采集到的电位计信号和左右两边马达的速度传感器的信号作为控制器的反馈，通过计算得到行驶阀的输出量，实现摊铺机的直线和弯道行驶。

然而，现有摊铺技术中，机手的经验和应变能力对道路的摊铺质量具有很大的影响。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种不依赖机手且摊铺质量较高的摊铺机的行驶控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种摊铺机的行驶控制方法，该行驶控制方法包括：沿摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器，且在摊铺机上设置第二无线传感器；利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位；根据第二无线传感器的定位信息判断摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内；若在允许范围内，则保持摊铺机的行驶方向不变；否则，则调整摊铺机的行驶方向，以使摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异保持在允许范围内。

其中，利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位的步骤包括：将第一无线传感器设置成休眠状态且周期性启动侦听功能，以检测第二无线传感器是否进入第一无线传感器的侦听范围；若第二无线传感器已经进入第一无线传感器的侦听范围，则唤醒第一无线传感器。

其中，第一无线传感器的侦听范围设置成小于道路的宽度。

其中，利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位的步骤包括：检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离。

其中，根据第二无线传感器的定位信息判断摊铺机的实际行驶线路是否与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内的步骤包括：根据至少两个第一无线传感器在预设坐标系下的坐标以及第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离计算第二无线传感器在预设坐标系下的坐标；判断第二无线传感器在预设坐标系下的坐标与理论行使路线上的预设坐标系下的坐标的差异是否在允许范围内。

其中，检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离的步骤包括：自动放弃检测第二无线传感器与信号强度小于一预设值的第一无线传感器之间的距离，检测第二无线传感器与至少两个信号强度大于预设值的第一无线传感器之间的距离。

其中，沿摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器的步骤包括：沿摊铺机所行驶的道路间隔设置多对第一无线传感器，每对第一无线传感器包括对称设置于理论线路两旁的两个第一无线传感器；根据第二无线传感器的定位信息判断摊铺机的实际行驶线路是否与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内的步骤包括：判断第二无线传感器与一对第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的距离的差异是否在允许范围内。

其中，第二无线传感器与一对第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的距离直接由检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离的步骤直接检测获得。

其中，判断第二无线传感器与一对第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的距离的差异是否在允许范围内的步骤之前进一步包括：当第二无线传感器与一对第一无线传感器中的至少一第一无线传感器之间的距离无法通过直接由检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离的步骤直接检测获得，根据检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离的步骤直接检测获得的至少两个第一无线传感器与第二无线传感器之间的距离和至少两个第一无线传感器在预设坐标系下的坐标计算第二无线传感器在预设坐标系下的坐标，再根据第二无线传感器在预设坐标系下的坐标与一对第一无线传感器中的至少一第一无线传感器在预设坐标下的坐标计算第二无线传感器与一对第一无线传感器中的至少一第一无线传感器的距离。

其中，沿摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器的步骤包括：沿理论线路定点设置多个第一无线传感器；根据第二无线传感器的定位信息判断摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内的步骤包括：根据至少两个第一无线传感器在预设坐标系下的坐标以及第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离计算第二无线传感器在预设坐标系下的坐标；判断第二无线传感器的坐标是否在理论路线的允许范围内。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明摊铺机的行使控制方法沿摊铺机行使的道路定点设置多个第一无线传感器、在摊铺机上设置第二无线传感器，利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位，进而根据第二传感器的定位信息判断摊铺机的实际行使路线与理论行使路线之间的差异是否在允许范围内，若不在允许范围内，则调整摊铺机的行使方向；使得摊铺机的行走控制自动化，不仅减轻了操作机手的劳动强度，进一步地，自动控制的摊铺过程能够取得较高质量的摊铺道路。

附图说明

图1是本发明第一实施例摊铺机的行使控制方法的流程图；

图2是实现本发明摊铺机的行使控制方法的控制系统的模块图；

图3是本发明第二实施例摊铺机的行使控制方法的流程图；

图4是图3所示控制方法的第一传感器和第二传感器的布置图；

图5是本发明第三实施例摊铺机的行使控制方法的流程图；

图6是图5所示控制方法的第一传感器和第二传感器的布置图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明第一实施例摊铺机的行使控制方法包括：

步骤S1：沿摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器，且在摊铺机上设置第二无线传感器；

本步骤中，摊铺机所行使的道路即摊铺机即将进行铺设的道路。第一无线传感器可以成对分布且对称设置在道路的两旁，道路铺设完毕后，设置在道路两旁的第一无线传感器还可以回收并再次利用；第一无线传感器亦可以沿道路铺设的中线埋设在道路的基层。本实施例仅为本发明摊铺机的行使控制方法的基础实施例，在本实施例中已做出的解释在第二和第三实施例中将不再重复。

在摊铺机所行使的道路确定的前提下，可以针对该道路建立一个预设坐标系，并根据该预设坐标系计算出摊铺机的理论行使路线，摊铺机的理论行使路线即摊铺机所行使的道路的中线。摊铺机的理论行使路线上的每一点在预设坐标系下的坐标唯一。对于简单的路况来说，例如直线铺设的道路，预设坐标系仅需采用二维坐标系即可。对于盘山公路等复杂路况采用三维坐标计算理论行使路线和实际行使路线则更为科学。

摊铺机上设置的第二无线传感器一般设置于摊铺机的中间位置处，以方便后续将实际行使路线与理论行使路线进行对比。

步骤S2：利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位；

第一无线传感器能够对第二无线传感器进行侦听并发射信号与之通信。当第一无线传感器与第二无线传感器同步通信时，第二无线传感器根据第一无线传感器发出信号能够确定二者之间的距离。

若多个第一无线传感器形成的网络中仅有一个第一无线传感器与第二无线传感器成功地进行了同步通信并得出了两者之间的距离，第二无线传感器则可能处于以该第一无线传感器为圆心，以二者之间的距离为半径的任意位置上。因此，需至少两个第一无线传感器与第二无线传感器进行通信方可对第二无线传感器进行定位。第二无线传感器的定位信息的具体计算方法将在第二实施例中举例介绍。

步骤S3：根据第二无线传感器的定位信息判断摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内；

第二无线传感器的定位信息反映了摊铺机的实际行使线路和/或实际坐标位置，理论行使线路即摊铺机所行使的道路的中线。当第一无线传感器沿道路的两旁成对设置时，亦可以根据第二无线传感器与一对第一无线传感器之间的距离确定实际行使线路与理论行使路线之间的差异。

本发明中，摊铺机的实际行使线路与理论行使线路之间的差异在允许范围内的含义为：实际道路施工中，允许合理误差的存在，而不可能在每个位置都能精确到具体的某一数值，实际行使路线处于理论行使路线的合理误差范围内即可。

若是，则执行步骤S4：保持摊铺机的行驶方向不变；

当摊铺机的实际行使线路与理论行使线路之间的差异在允许范围内，则无须调整摊铺机的行使方向。

若否，则执行步骤S5：调整摊铺机的行驶方向，以使摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异保持在允许范围内。

当摊铺机的实际行使线路与理论行使线路之间的差异超出了允许范围，则根据理论行使线路调整摊铺机的行使方向，以使摊铺机的实际行使路线与理论行使路线之间的差异保持在允许范围内。

需要指出的是，上述控制方法仅为摊铺机在某一时刻的调整方法，实际应用中，上述过程是周而复始的重复的。

图2所示为实现本发明摊铺机的行走控制方法的控制系统。该控制系统包括多个第一无线传感器、第二无线传感器、控制器和行走阀。第一无线传感器和第二无线传感器之间同步通信以对第二无线传感器进行定位，第二无线传感器将其位置信息反馈至控制器。控制器根据第二无线传感器的定位信息判断摊铺机的实际行使线路与其理论行使线路之间的差异是否在允许范围内，判断结果直接用于控制行走阀。具体地，若摊铺机的实际行使路线与理论行使路线之间的差异在允许范围内，则行走阀保持目前的行走方向，否则，行走阀调整行走方向以使摊铺机的实际行使路线与理论行使路线之间的差异保持在允许的范围内。控制器对行走阀的调整量根据差异的大小线性调整对行走阀的输出量。比如：若实际行使路线偏移较小，则对行走阀进行微量调整；若偏移较大则需要对行走阀输出较大的调整量，使得摊铺机能迅速回到应在的路线。在这过程中应实时的比较位置和路线以不至于调整过量。

请参照图3，本发明第二实施例摊铺机行走的控制方法包括：

步骤S101：沿摊铺机所行使的道路间隔设置多对第一无线传感器，且在摊铺机上设置第二无线传感器；

本实施例中，步骤S101与第一实施例中的步骤S1对应，是步骤S1的一具体实施方式。步骤S201～S204与步骤S2对应，步骤S301～S304与步骤S1对应，步骤S401与步骤S4对应，步骤S501与步骤5对应。本实施例和后边讲述的第三实施例是对第一实施例的进一步拓展、限制或是其优选实施方式。

本步骤中，每对第一无线传感器包括对称设置于理论路线两旁的两个第一无线传感器。第一无线传感器的分布请参照图4中A1、A2…Am、B1、B2…Bm。第二无线传感器在图4中为标号为G。

步骤S201：第一无线传感器进行侦听；

为了节约能源，避免传感器耗电过快，第一无线传感器设置成休眠状态且周期性启动侦听功能。

步骤S202：检测第二无线传感器是否进入第一无线传感器的侦听范围；

第一无线传感器的侦听距离过长则耗电量较高，优选地，第一无线传感器的侦听距离不超过摊铺道路的宽度。若是，则执行步骤S203：唤醒第一无线传感器；

若否，则返还步骤S201。

步骤S204：检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离；

本步骤中，第一无线传感器受到其自身的电量、制造质量、安装位置的电磁干扰等情况影响，可能会严重影响到第二无线传感器收听该第一无线传感器的信号强度。因此，本步骤中，还进一步包括自动放弃检测第二无线传感器与信号强度小于一预设值的第一无线传感器之间的距离，以避免影响检测数据的准确性。

信号强度高出预设值的第一无线传感器与第二无线传感器同步通信时，第二无线传感器能够直接检测得到第二无线传感器与第一无线传感器之间的距离。

当能够检测到第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离时，便能够确定第二无线传感器的位置信息。

步骤S301：判断第二无线传感器是否直接检测得到其与一对无线传感器中的两个之间的距离；

若摊铺机在直线道路等路况较简单的道路上进行摊铺时，只要摊铺机的方向不严重偏离，一般情况下即可直接得到第二无线传感器与一对无线传感器中的两个无线传感器之间的距离。

在直接得到第二无线传感器与一对无线传感器中的两个无线传感器之间的距离的情况下，可直接执行步骤S304。

若摊铺机在弯道上进行摊铺，或者在电磁干扰较严重的地方进行摊铺，则有可能无法直接通过检测得到第二无线传感器与一对无线传感器中的至少一个无线传感器之间的距离；在这样的情况下，则执行步骤S302。

步骤S302：根据第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离和该至少两个第一无线传感器的坐标计算第二无线传感器的坐标；

第一无线传感器的坐标及第二无线传感器的坐标均指摊铺机所行使的道路的预设坐标系下的坐标。

请结合图1，第二无线传感器的坐标计算方法为：

假设第二无线传感器能够获得与n个第一无线传感器之间的距离，这些第一无线传感器的坐标分别为（x1、y1）、（x2、y2）、（x3、y3）…（xn、yn），第二无线传感器与该n个第一无线传感器之间的距离分别为d1、d2、d3…dn；第二无线传感器的坐标G为（x、y）。

则可得表达式：

$\left\{\begin{array}{c}{(x1-x)}^2+{(y1-y)}^2={d1}^2\\ {(x2-x)}^2+{(y2-y)}^2={d2}^2\\ {(x3-x)}^2+{(y3-y)}^2={d3}^2\\ .\\ .\\ .\\ {(\mathrm{xn}-x)}^2+{(\mathrm{yn}-y)}^2={\mathrm{dn}}^2\end{array}\right.$

进而可得线性表达式：

设：

使用标准最小均方差估计方法可计算得到第二无线传感器G在预设坐标系下的坐标为：

${\hat{X}}^{\mathrm{LS}}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^{T}b$

计算得出第二无线传感器在预设坐标系下的坐标后，可以执行步骤S303；或者直接根据第二无线传感器的坐标进行判断摊铺机的实际行使路线与理论路线之间的差异是否在允许范围内的步骤。具体为，理论路线上每个点的坐标已确定，直接通过第二无线传感器的坐标与之比对判断二者之间的差异是否在允许的范围内即可。若在允许范围内，则执行步骤S401，若否，则执行步骤S501。

步骤S303：根据第二无线传感器的坐标和一对第一无线传感器中的至少一个的坐标计算第二无线传感器与一对第一无线传感器中的至少一个的距离；

在计算得出第二无线传感器的坐标的前提下，结合一对第一无线传感器中未直接检测得到距离的第一无线传感器的坐标即可计算得出第二无线传感器与该第一无线传感器的距离，进而执行步骤S304。

步骤S304：判断第二无线传感器与一对第一无线传感器中的两个之间的距离的差异是否在允许范围内；

根据直接检测得到的第二传感器与一对第一无线传感器中的两个之间的距离或者根据计算得到的第二传感器与一对第一无线传感器中的两个之间的距离均可进行本步骤。

当摊铺机直线行使时，在一对第一无线传感器的性能、参数相同的前提下，判断第二无线传感器是否与一对第一无线传感器中的两个无线传感器之间的距离的差异是否在所允许的范围内的步骤还可以通过判断第二无线传感器与一对第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的传输信号的强度差异是否在允许范围内来进行判断。这样以来，步骤S204可以直接跳到步骤S304。

若是，则执行步骤S401：保持摊铺机的行驶方向不变；

若否，则执行步骤S501：调整摊铺机的行驶方向，以使摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异保持在允许范围内。

步骤S401和步骤S501与第一实施例中步骤S4和S5相同。

请参照图5，本发明第三实施例摊铺机行走的控制方法包括：

步骤S111：沿摊铺机行使的理论路线定点设置多个第一无线传感器，且在摊铺机上设置第二无线传感器；

本实施例中，步骤S111与第一实施例中的步骤S1对应，是步骤S1的一具体实施方式。步骤S211～S214与步骤S2对应，步骤S311～S312与步骤S1对应，步骤S411与步骤S4对应，步骤S511与步骤5对应。

本步骤中，第一无线传感器沿摊铺机行使的理论路线埋设于道路的基层中。第一无线传感器的分布请参照图6中C1、C2…Cm。第二无线传感器在图6中的标号为G。

步骤S211：第一无线传感器进行侦听；

步骤S212：检测第二传感器是否进入第一无线传感器的侦听范围；

若是，则执行步骤S213：唤醒第一无线传感器；

若否，则返还步骤S211；

步骤S214：检测第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离；

步骤S211～S214与第二实施例中步骤S201～S204完全相同，不再详细解释。

步骤S311：根据第二无线传感器与至少两个第一无线传感器之间的距离和该至少两个第一无线传感器的坐标计算第二无线传感器的坐标；

步骤S312：判断第二无线传感器的坐标是否在理论路线的允许范围内；

步骤S311和步骤S312的具体实现方式在第二实施例中亦有具体描述。

若是，则执行步骤S411：保持摊铺机的行驶方向不变；

若否，则执行步骤S511：调整摊铺机的行驶方向，以使摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异保持在允许范围内。

区别于现有技术，本发明摊铺机的行使控制方法沿摊铺机行使的道路定点设置多个第一无线传感器、在摊铺机上设置第二无线传感器，利用第一无线传感器对第二无线传感器进行定位，进而根据第二传感器的定位信息判断摊铺机的实际行使路线与理论行使路线之间的差异是否在允许范围内，若不在允许范围内，则调整摊铺机的行使方向；使得摊铺机的行走控制自动化，不仅减轻了操作机手的劳动强度，进一步地，自动控制的摊铺过程能够取得较高质量的摊铺道路。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述行驶控制方法包括：

沿所述摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器，且在所述摊铺机上设置第二无线传感器；

利用所述第一无线传感器对所述第二无线传感器进行定位，该步骤包括：检测所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离；

根据所述第二无线传感器的定位信息判断所述摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内，该步骤包括：根据所述至少两个第一无线传感器在预设坐标系下的坐标以及所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离计算所述第二无线传感器在所述预设坐标系下的坐标；判断所述第二无线传感器在所述预设坐标系下的坐标与理论行使路线上的所述预设坐标系下的坐标的差异是否在允许范围内；

若在所述允许范围内，则保持所述摊铺机的行驶方向不变；否则，则调整所述摊铺机的行驶方向，以使所述摊铺机的实际行驶线路与理论行驶线路之间的差异保持在所述允许范围内。

2.根据权利要求1所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述利用所述第一无线传感器对所述第二无线传感器进行定位的步骤包括：

将所述第一无线传感器设置成休眠状态且周期性启动侦听功能，以检测所述第二无线传感器是否进入所述第一无线传感器的侦听范围；

若所述第二无线传感器已经进入所述第一无线传感器的侦听范围，则唤醒所述第一无线传感器。

3.根据权利要求2所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述第一无线传感器的侦听范围设置成小于所述道路的宽度。

4.根据权利要求1所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述检测所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离的步骤包括：自动放弃检测所述第二无线传感器与信号强度小于一预设值的所述第一无线传感器之间的距离，检测所述第二无线传感器与至少两个信号强度大于所述预设值的第一无线传感器之间的距离。

5.根据权利要求1所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述沿所述摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器的步骤包括：

沿所述摊铺机所行驶的道路间隔设置多对所述第一无线传感器，每对所述第一无线传感器包括对称设置于所述理论线路两旁的两个所述第一无线传感器；

所述根据所述第二无线传感器的定位信息判断所述摊铺机的实际行驶线路是否与理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内的步骤包括：

判断所述第二无线传感器与一对所述第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的距离的差异是否在所述允许范围内。

6.根据权利要求5所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述第二无线传感器与一对所述第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的距离直接由所述检测所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离的步骤直接检测获得。

7.根据权利要求5所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述判断所述第二无线传感器与一对所述第一无线传感器中的两个第一无线传感器之间的距离的差异是否在所述允许范围内的步骤之前进一步包括：

当所述第二无线传感器与所述一对第一无线传感器中的至少一第一无线传感器之间的距离无法通过直接由所述检测所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离的步骤直接检测获得，根据所述检测所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离的步骤直接检测获得的至少两个第一无线传感器与所述第二无线传感器之间的距离和所述至少两个第一无线传感器在预设坐标系下的坐标计算所述第二无线传感器在所述预设坐标系下的坐标，再根据所述第二无线传感器在所述预设坐标系下的坐标与所述一对第一无线传感器中的至少一第一无线传感器在所述预设坐标下的坐标计算所述第二无线传感器与所述一对第一无线传感器中的至少一第一无线传感器的距离。

8.根据权利要求1所述的摊铺机的行驶控制方法，其特征在于，所述沿所述摊铺机所行驶的道路定点设置多个第一无线传感器的步骤包括：

沿所述理论线路定点设置多个所述第一无线传感器；

所述根据所述第二无线传感器的定位信息判断所述摊铺机的实际行驶线路与所述理论行驶线路之间的差异是否在允许范围内的步骤包括：

根据所述至少两个第一无线传感器在预设坐标系下的坐标以及所述第二无线传感器与至少两个所述第一无线传感器之间的距离计算所述第二无线传感器在所述预设坐标系下的坐标；

判断所述第二无线传感器的坐标是否在所述理论路线的允许范围内。