CN104102841A - 一种高精度实时计亩仪算法 - Google Patents
一种高精度实时计亩仪算法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104102841A CN104102841A CN201410339556.3A CN201410339556A CN104102841A CN 104102841 A CN104102841 A CN 104102841A CN 201410339556 A CN201410339556 A CN 201410339556A CN 104102841 A CN104102841 A CN 104102841A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cropper
- area
- designated
- point
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明一种高精度实时计亩仪算法涉及一种计亩仪，尤其是一种基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法，适用于统计农业收获机作业的实时面积。包括如下步骤，1）当收获机开始作业时，设定第一个收割起始点P1点，记录信息；2）GPS模块根据设定上传时间间隔，采集并上传下一个有效数据点数据；3）生成矩形R1；4）确定第三个数据点P3，记录信息；5）生成矩形R2；6）将R1和R2矩形区域并集计算，生成合并区域R及其面积；7）确定第四个数据点P4，记录信息；8）生成矩形R3；9）生成R3和R合并后的新区域R及其面积；10）对收获机GPS模块所上传的后续所有点采用上述方法循环计算，直到停止作业面积的计算。
Description
技术领域
本发明一种高精度实时计亩仪算法涉及一种计亩仪，尤其是一种基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法，适用于统计农业收获机作业的实时面积。
背景技术
随着农业联合收获机的快速发展，越来越多的农民乐于将其应用到农田的收割中，从而使得国内目前的农作物收割基本上实现了机械化作业。但是尽管农业收获机作业提到了收割的效率，现有的农业收获机有的缺少一个能够实时计算收割的土地面积的仪表，有的计算实时收割的土地面积的仪表的精度误差大。
现在精准农业的发展趋势下，农业收获机作业面积统计不仅对于掌握收割地块的农作物产量至关重要，而且也是收割机主进行收费的依据，所以对收割机作业面积的高精度实时统计即成为目前精准农业发展的迫切需求。
目前对收获机作业面积的统计方法大致有以下几种：
第一种也是最原始的最传统的农田面积统计方法，它就是使用皮尺围绕田块周围直接测量，这种方法简单实用，但只适用于小面积的矩形田块，对于大面积的田块，则费时费力，并且容易出错，而且也难以测量不规则田块的面积。
第二种是在收获机上安装一个数据采集传感器，利用该传感器检测车轮向前的旋转次数，采集收获机向前运行的距离，车辆没旋转一圈，向前运行了车轮的一个周长，依次累加这些数据，从而获得运行的总距离，再乘以收获机的宽度，即可计算出收获机收割的总面积，并将此总面积根据面积与亩数换算公式转换成农田的亩数，即可得到收获机收割的总亩数。这种计算方法虽然能够实时统计收割面积，但由于收获机在作业时经常会出现打滑的情况，从而使得根据车轮的旋转次数推算出的前进距离与实际前进距离之间产生误差，而且采用该方式还需对收割机的相关结构做改装，比较费时、费力、费钱。
第三种统计作业面积的方法也是利用了GPS，它是由人工手持这种计亩器在收割作业前后绕这将要收割地块走一圈，然后统计出面积，这种方法利用了GPS的便捷性，但统计作业面积的方式不够便捷，实时性不高，且额外增加了收割机机主的工作量。
第四种统计作业面积的方式是在收割机上安装通用GPS模块和嵌入式控制系统，GPS 模块实时解算收割机在收割作业过程中收割机所处位置的经、纬度，嵌入式控制系统根据GPS 解算出的收割机相邻两位置的经、纬度值计算出收割机前进距离，将此测算出的前进距离与收割机宽度相乘即可得收割机在这两个测算位置间的收割面积，这种方式较前面两种方式其计算的精度有所提高，但是由于收获机在收割过程中两两割幅之间经常会存在重叠的区域，从而使得计算出的收割面积大于实际的收割面积，造成误差，该误差会随着收割面积的增加而增加。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种高精度实时计亩仪算法，是一种基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法，无需对现有收获机械做任何改动，就可在收获机工作时对收获机所收割的面积进行实时的高精度的统计，该算法简单、快捷、实时，而且具有较高精度。
一种高精度实时计亩仪算法是采取以下技术方案实现的：
一种高精度实时计亩仪算法，包括以下步骤，
1）当收获机开始作业时，首先按下显示屏上的开始收割的按钮作为统计作业面积的开始点，这时收割机通过其内部安装的通用GPS模块采集收获机所处位置的经度、纬度、速度等相关参数，当出现第一个速度大于N时，GPS模块所上传的经度、纬度和速度信息被缓存到系统内存中作为第一个有效的收割起始点，记为P1点，其经度记为Lon1，纬度记为Lat1，速度记为V1，上传参数的时间为T1；
2）GPS模块根据预先设定的上传时间间隔，采集并上传下一个数据点TempP的经度、纬度、速度等相关数据，上传参数的时间为TempT，对GPS模块所上传的经度TempLon、纬度TempLat、速度TempV进行筛选，将符合筛选条件的数据点记为P2点，其经度记为Lon2，纬度记为Lat2，速度记为V2，上传参数的时间为T2；如果不满足筛选条件，则该点将被剔除，直到找到符合筛选条件的经纬度数据点为止；
3）以P1点和P2点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R1；
4）采用步骤2）相同的判断依据确定第三个数据点P3，其经度记为Lon3，纬度记为Lat3，速度记为V3，上传参数的时间为T3；
5）以P2点和P3点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R2；
6）将步骤3）和步骤5）所生成的矩形区域进行并集计算，从而生成R1和R2合并后的区域R，计算该区域R的面积，记为S，并将该统计的面积结果显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看；
7）采用步骤2）相同的判断依据确定第四个数据点P4，其经度记为Lon4，纬度记为Lat4，速度记为V4，上传参数的时间为T4；
8）以P3点和P4点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R3；
9）将步骤6）和步骤8）所生成的矩形区域进行并集计算，从而生成R3和R合并后的新区域R，计算该新区域R的面积，记为S，并将该统计的面积结果显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看；
10）对收获机GPS模块所上传的后续所有点采用上述方法循环计算，直到收割机主按下收获机显示屏上的停止按钮后才停止作业面积的计算，并将最后的面积统计结果S显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看。
步骤1）中所述的速度N是预先设定的，当收获机最小速度为N时即认为该收获机未进行收割作业，是处于静止状态的。
步骤2）中所述的筛选条件为当速度TempV大于N，且该TempP点到P1点的球面距离小于等于收获机从P1点行驶到TempP点之间的平均车速乘以其行驶时间所得的行驶距离，即等于（V1+TempV）*（TempT-T1）/2时，该点为有效的第二数据点。
本发明利用收获机的GPS模块所上传的经度、纬度、速度等相关参数来实时且精确的对收获机作业的面积进行统计。该算法无需对现有收获机械做任何改动，就可在收获机工作时对收获机所收割的面积进行实时的高精度的统计，该算法简单、快捷、实时，而且具有较高精度。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明方法中的详细算法流程图。
图2为本发明方法中的矩形区域生成图。
图3为本发明方法中的收获机连续作业区域未合并前所行驶的区域生成图。
图4为本发明方法中的收获机连续作业区域经过合并后的区域生成图。
图5为本发明方法中的在google earth中模拟的无环形作业路径图。
图6为本发明方法中的在google earth中模拟生成的无环形作业区域图。
图7为本发明方法中的在google earth中模拟生成的环行区域图。
图8为本发明方法中的在google earth中模拟生成的多环区域图（作业区域不规则）。
具体实施方式
参照附图1~8，一种基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法包括如下步骤：
1）当收获机开始作业时，首先按下显示屏上的开始收割的按钮作为统计作业面积的开始点，这时收割机通过其内部安装的通用GPS模块采集收获机所处位置的经度、纬度、速度等相关参数，当出现第一个速度大于N时，GPS模块所上传的经度、纬度和速度信息被缓存到系统内存中作为第一个有效的收割起始点，记为P1点，其经度记为Lon1，纬度记为Lat1，速度记为V1，上传参数的时间为T1；
2）GPS模块根据预先设定的上传时间间隔，采集并上传下一个数据点TempP的经度、纬度、速度等相关数据，上传参数的时间为TempT，对GPS模块所上传的经度TempLon、纬度TempLat、速度TempV进行筛选，将符合筛选条件的数据点记为P2点，其经度记为Lon2，纬度记为Lat2，速度记为V2，上传参数的时间为T2；如果不满足筛选条件，则该点将被剔除，直到找到符合筛选条件的经纬度数据点为止；
3）以P1点和P2点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R1；
4）采用步骤2）相同的判断依据确定第三个数据点P3，其经度记为Lon3，纬度记为Lat3，速度记为V3，上传参数的时间为T3；
5）以P2点和P3点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R2；
6）将步骤3）和步骤5）所生成的矩形区域进行并集计算，从而生成R1和R2合并后的区域R，计算该区域R的面积，记为S，并将该统计的面积结果显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看；
7）采用步骤2）相同的判断依据确定第四个数据点P4，其经度记为Lon4，纬度记为Lat4，速度记为V4，上传参数的时间为T4；
8）以P3点和P4点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R3；
9）将步骤6）和步骤8）所生成的矩形区域进行并集计算，从而生成R3和R合并后的新区域R，计算该新区域R的面积，记为S，并将该统计的面积结果显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看；
10）对收获机GPS模块所上传的后续所有点采用上述方法循环计算，直到收割机主按下收获机显示屏上的停止按钮后才停止作业面积的计算，并将最后的面积统计结果S显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看。
步骤1）中所述的速度N是预先设定的，当收获机最小速度为N时即认为该收获机未进行收割作业，是处于静止状态的。
步骤2）中所述的筛选条件为当速度TempV大于N，且该TempP点到P1点的球面距离小于等于收获机从P1点行驶到TempP点之间的平均车速乘以其行驶时间所得的行驶距离，即等于（V1+TempV）*（TempT-T1）/2时，该点为有效的第二数据点。
为了验证本发明方法的精度，采用Java开发语言对上述算法进行了算法的实现，并针对收获机不同的行使方式进行作业面积的计算，其结果分别如下：
（1）无环情况下作业面积的计算
诺坎普球场的长为105米，宽为68米，实际球场面积为7140平方米。本发明将收获机的作业宽度设为6米，并按照如图5方式模拟的行使路径行使完整个球场，然后通过本发明方法生成最终如图6所示的作业区域，并计算得出其作业面积为7207平方米。
（2）有环情况下作业面积的计算
如图7所示，作业宽度设为30米，内多边形面积约为88140平方米，外多边形面积为125790平方米，环行区域面积约为37650平方米，带箭头的线段为行驶路径。
（3）多环情况下作业面积的计算
如图8所示，带箭头线段为行驶路径，作业宽度为30米，多边形区域1至5皆为非作业区域（带箭头线未经过），面积依次约为13859平方米、760平方米、13958平方米、22272平方米、10773平方米。多边形区域6为完整区域，面积约为153669平方米，减去5个非作业区域剩下的即为作业区域，面积约为92044平方米。
Claims (3)
1.一种基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法，其特征在于：包括如下步骤，
1）当收获机开始作业时，首先按下显示屏上的开始收割的按钮作为统计作业面积的开始点，这时收割机通过其内部安装的通用GPS模块采集收获机所处位置的经度、纬度、速度等相关参数，当出现第一个速度大于N时，GPS模块所上传的经度、纬度和速度信息被缓存到系统内存中作为第一个有效的收割起始点，记为P1点，其经度记为Lon1，纬度记为Lat1，速度记为V1，上传参数的时间为T1；
2）GPS模块根据预先设定的上传时间间隔，采集并上传下一个数据点TempP的经度、纬度、速度等相关数据，上传参数的时间为TempT，对GPS模块所上传的经度TempLon、纬度TempLat、速度TempV进行筛选，将符合筛选条件的数据点记为P2点，其经度记为Lon2，纬度记为Lat2，速度记为V2，上传参数的时间为T2；如果不满足筛选条件，则该点将被剔除，直到找到符合筛选条件的经纬度数据点为止；
3）以P1点和P2点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R1；
4）采用步骤2）相同的判断依据确定第三个数据点P3，其经度记为Lon3，纬度记为Lat3，速度记为V3，上传参数的时间为T3；
5）以P2点和P3点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R2；
6）将步骤3）和步骤5）所生成的矩形区域进行并集计算，从而生成R1和R2合并后的区域R，计算该区域R的面积，记为S，并将该统计的面积结果显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看；
7）采用步骤2）相同的判断依据确定第四个数据点P4，其经度记为Lon4，纬度记为Lat4，速度记为V4，上传参数的时间为T4；
8）以P3点和P4点为矩形的中心线，以收获机的车身宽度为矩形的宽生成矩形R3；
9）将步骤6）和步骤8）所生成的矩形区域进行并集计算，从而生成R3和R合并后的新区域R，计算该新区域R的面积，记为S，并将该统计的面积结果显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看；
10）对收获机GPS模块所上传的后续所有点采用上述方法循环计算，直到收割机主按下收获机显示屏上的停止按钮后才停止作业面积的计算，并将最后的面积统计结果S显示在收获机的显示屏上供收获机主和用户查看。
2.根据权利要求1所述的基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法，其特征在于：步骤1）中所述的速度N是预先设定的，当收获机最小速度为N时即认为该收获机未进行收割作业，是处于静止状态的。
3.根据权利要求1所述的基于GPS经纬度的高精度实时计亩仪算法，其特征在于：步骤2）中所述的筛选条件为当速度TempV大于N，且该TempP点到P1点的球面距离小于等于收获机从P1点行驶到TempP点之间的平均车速乘以其行驶时间所得的行驶距离，即等于（V1+TempV）*（TempT-T1）/2时，该点为有效的第二数据点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410339556.3A CN104102841B (zh) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | 一种高精度实时计亩仪算法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410339556.3A CN104102841B (zh) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | 一种高精度实时计亩仪算法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104102841A true CN104102841A (zh) | 2014-10-15 |
| CN104102841B CN104102841B (zh) | 2017-06-13 |
Family
ID=51670986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410339556.3A Active CN104102841B (zh) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | 一种高精度实时计亩仪算法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104102841B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107462208A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-12-12 | 河北农业大学 | 一种农机及农机作业面积测量装置和测量方法 |
| CN108132040A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-08 | 洛阳拖拉机研究所有限公司 | 一种拖拉机耕地面积自动测量装置及测量方法 |
| CN109215096A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 中国农业大学 | 一种快速的播种机已播区生成和判断方法 |
| CN111708975A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-09-25 | 江苏海平面数据科技有限公司 | 基于gps数据的计亩方法 |
| CN112833773A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-25 | 无锡卡尔曼导航技术有限公司 | 一种高精度的作业实时计亩方法 |
| CN113256147A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-08-13 | 农业农村部南京农业机械化研究所 | 基于联合收获机相对位移的作物产量确定方法及系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107270840A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-10-20 | 武汉盛硕电子有限公司 | 车载设备、农机作业面积的计量系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102577742A (zh) * | 2012-02-20 | 2012-07-18 | 南通大学 | 基于gps的实时计亩方法 |
| US20130013266A1 (en) * | 2003-07-08 | 2013-01-10 | Meiners Robert E | System and Method of Sub-Surface System Design and Installation |
| CN103673937A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-03-26 | 安徽赛为信息技术有限责任公司 | 一种双重算法模式农机田作业面积的计算系统及其方法 |
-
2014
- 2014-07-17 CN CN201410339556.3A patent/CN104102841B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130013266A1 (en) * | 2003-07-08 | 2013-01-10 | Meiners Robert E | System and Method of Sub-Surface System Design and Installation |
| CN102577742A (zh) * | 2012-02-20 | 2012-07-18 | 南通大学 | 基于gps的实时计亩方法 |
| CN103673937A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-03-26 | 安徽赛为信息技术有限责任公司 | 一种双重算法模式农机田作业面积的计算系统及其方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107462208A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-12-12 | 河北农业大学 | 一种农机及农机作业面积测量装置和测量方法 |
| CN108132040A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-08 | 洛阳拖拉机研究所有限公司 | 一种拖拉机耕地面积自动测量装置及测量方法 |
| CN108132040B (zh) * | 2018-03-14 | 2023-07-25 | 洛阳拖拉机研究所有限公司 | 一种拖拉机耕地面积自动测量装置及测量方法 |
| CN109215096A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 中国农业大学 | 一种快速的播种机已播区生成和判断方法 |
| CN109215096B (zh) * | 2018-10-30 | 2022-09-30 | 中国农业大学 | 一种快速的播种机已播区生成和判断方法 |
| CN111708975A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-09-25 | 江苏海平面数据科技有限公司 | 基于gps数据的计亩方法 |
| CN112833773A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-25 | 无锡卡尔曼导航技术有限公司 | 一种高精度的作业实时计亩方法 |
| CN113256147A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-08-13 | 农业农村部南京农业机械化研究所 | 基于联合收获机相对位移的作物产量确定方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104102841B (zh) | 2017-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104102841A (zh) | 一种高精度实时计亩仪算法 | |
| US10477756B1 (en) | Correcting agronomic data from multiple passes through a farmable region | |
| CN102278988B (zh) | 一种步行定位方法与设备 | |
| CN106461807B (zh) | 生成农业处方 | |
| CN103673937A (zh) | 一种双重算法模式农机田作业面积的计算系统及其方法 | |
| CN101858971A (zh) | 一种基于modis数据的水稻单产遥感估算方法 | |
| Tripathy et al. | Forecasting wheat yield in Punjab state of India by combining crop simulation model WOFOST and remotely sensed inputs | |
| CN103823371A (zh) | 基于神经网络模型的农业精准施肥系统及施肥方法 | |
| CN106485002B (zh) | 在复杂地形气候区域估算甘蔗潜在产量的方法 | |
| CN102577742A (zh) | 基于gps的实时计亩方法 | |
| US20220174935A1 (en) | Method for remediating developmentally delayed plants | |
| CN105181607A (zh) | 土壤速效养分反演方法及装置 | |
| US20210064050A1 (en) | Methods and apparatus to record and execute mission plan | |
| CN105536233A (zh) | 一种用于田径场上跑步速度的采集测量系统 | |
| CN105718751A (zh) | 一种基于面积格点覆盖的深松作业面积计算方法 | |
| CN107515004A (zh) | 步长计算装置及方法 | |
| CN202304842U (zh) | 一种步行定位设备 | |
| CN104597460A (zh) | 一种基于北斗卫星导航接收机的载波跟踪环路晶体振荡器加速度敏感系数标定方法 | |
| CN202024728U (zh) | 一种农田作业面积测量系统 | |
| Strehmel et al. | Field data-based implementation of land management and terraces on the catchment scale for an eco-hydrological modelling approach in the Three Gorges Region, China | |
| CN105738924B (zh) | 卫星导航信号模拟器伪距控制精度的校准系统和方法 | |
| Chernos et al. | Efficient semi-distributed hydrological modelling workflow for simulating streamflow and characterizing hydrologic processes | |
| Kaivosoja et al. | GNSS error simulator for farm machinery navigation development | |
| CN103796233B (zh) | 无线网络空口参数的室内自动地理化展示方法及系统 | |
| Ahmed et al. | Learning from hydrological models’ challenges: a case study from the Nelson Basin Model Intercomparison Project |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20141015 Assignee: JIANGSU SEA LEVEL DATA TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: TIANZE INFORMATION INDUSTRY Corp. Contract record no.: X2020320000015 Denomination of invention: High-precision real-time area counter algorithm Granted publication date: 20170613 License type: Exclusive License Record date: 20200518 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |