CN104221587B - 综合考虑传感器值可靠性的、用于作业机械的操作状态检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测作业机械(100)操作状态的系统，所述系统包括用于检测影响机械(100)操作状态的参数的至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)和具有用于操作状态信号值(232)输出的操作状态评估电路(228)。操作状态评估电路(228)基于来自传感器的融合信号和来自权重函数评估器(240)的传感器可靠性信号确定操作状态信号值(232)。
Description
相关申请
本申请是2013年3月18日提交美国专利申请序列号13/845,712的部分延续(并且要求该专利申请的优先权)。
技术领域
本发明一般地涉及作业机械，像农业和建筑机械，并且更特别地涉及基于传感器输入用于自动地检测机械的操作状态的系统。
背景技术
在许多应用中，知道作业机械的操作状态是重要的。操作状态可以用于自动地控制作业机械的构件。例如，在建筑机械或农业收获机械中，当操作状态被检测为“不工作”持续一段预定时间时，发动机转速可以被自动地设置成空转(美国8,230,667 B2)。另一个例子是具有自动控制器的联合收割机，所述控制器需要知道在联合收割机的操作参数已经被改变后作物流是否已经变得稳定，或者具有多个振动传感器的联合收割机，所述传感器需要知道联合收割机是否处在适于记录用于随后的操作部件的错误检测的振动信号的操作状态(美国2006/0276949 A1)。检测到的状态还可以被记录用于存档文件和/或计算的目的。
根据前面提到的现有技术文献融合来自多个传感器的值，以确定可能随时间变化的机械的操作状态。然而，由于多种原因，来自一个这种传感器的信号可能比来自另一传感器的那些信号的可靠性低，这可能与传感器的类型或与操作状态有关。例如，谷粒损失传感器在吞吐量条件下或在潮湿谷粒的情况下比在低吞吐量条件下或干燥谷粒的情况下的可靠性更低。由于这现有技术的操作状态检测系统中未考虑这一问题，因此所述系统的输出通常不是可靠的。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种用于作业机械的改进的操作状态检测系统。另一个目的是提供这样一种能够克服之前提到的大部分或全部技术问题的系统。
一种用于检测作业机械的操作状态的系统包括：至少两个传感器，用于感测影响该工作机械的操作状态的参数；操作状态评估电路，其具有用于操作状态信号值的输出，所述操作状态信号值指示作业机械的操作状态。操作状态评估电路基于来自所述传感器的融合的信号确定操作状态信号值。权重函数评估器接收来自所述传感器的信号并得出指示至少一个 (或多个)传感器的信号的可靠性的可靠性信号。在评估机械的操作状态时，操作状态评估电路接收来自权重函数评估器的可靠性信号并基于来自权重函数评估器的它们各自的可靠性信号考虑来自传感器的信号。所述可靠性信号可以是二进制的或可从大于2的任意数值中选出，即，准模拟信号。
换句话说，各个传感器信号的可靠性或准确性在所述信号的融合 (fusion)期间被考虑。这产生更可靠的操作状态信号。
操作状态评估电路可以基于来自特定传感器的信号和/或通过来自所述特定传感器的信号与来自至少一个不同的传感器的信号之间的比较计算传感器信号的可靠性。这意味着传感器的信号的可靠性是基于传感器信号进行评估的，从而能够排除不大可能准确的传感器值。可替换地或额外地，第一传感器可以评估第二传感器的操作条件，所述操作条件影响第二传感器的可靠性。例如，联合收割机中的谷粒生产量和/或湿度可以由第一传感器检测。第一传感器的输出指示第二传感器的信号的可靠性，所述第二传感器可以是具有冲击板(impact plate)的损失传感器。特别地，操作状态评估电路可以基于来自传感器的信号的范围、变化率、噪声水平以及传感器的环境条件中的至少一种计算来自传感器的信号的可靠性，其中所述环境条件诸如田地布局、作物类型、作物密度和作物水分等。
操作状态信号值可以特别地指示机械是否处于稳定的操作状态。在另一个实施例中，操作状态信号值可以指示机械是否空闲，执行的工作的具体类型或是否处于公路输运模式。
操作状态评估电路可以额外地提供指示操作状态信号值的估算的精确度的可信度信号输出和/或指示在作业机械中的作物处理参数被改变之后达到所述操作状态所需的时间间隔的时间信号。
操作状态评估电路优选地进一步响应触发器函数输入，该触发器函数输入指示在操作状态评估电路将要命令操作状态信号值去指示已经达到所述操作状态之前操作状态评估电路必须确定的可信度的最低水平。
所描述的操作状态检测系统可优选地用于收割机械。
本文中的传感器优选地包括用于检测作物参数的作物传感器和用于检测收割机械中作物处理结果的处理结果参数的处理结果传感器。用于这种收割机械的操作状态检测系统优选地包括模糊逻辑电路，所述模糊逻辑电路被配置成接收指示作物参数的信号、指示处理结果参数的信号、和指示作物参数以及处理结果参数的时间导数的信号作为输入信号。模糊逻辑电路进一步包括用于每个输入信号的参数范围分类器电路。参数范围分类器电路提供各自的连续的输出，所述连续的输出指示所述机械已经达到作物处理的稳定状态的概率，同时操作状态评估电路被配置成用于接收参数范围分类器电路的输出并且基于参数范围分类器电路的输出和可靠性信号生成操作状态信号值。
收割机械可以包括控制器电路。操作状态信号值被配置成被传达到控制器电路，以用于(i)调整收割机的作物处理参数的致动器的自动控制和 (ii)控制操作员界面装置的自动控制二者之一，其中所述界面装置用于向机械操作员指示用于致动器的调整值。控制器电路被配置成(i)接收指示作物参数的信号、(ii)接收指示处理结果参数的信号、和(iii)在操作状态信号值指示收割机已经达到作物处理的稳定状态之后基于指示作物参数的信号和指示处理结果参数的信号评估所述调整值。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测作业机械的操作状态的系统，该系统包括：至少两个传感器，该至少两个传感器被配置成用于感测影响该工作机械的操作状态的参数。该系统还包括：操作状态评估电路，该操作状态评估电路被配置成用于产生操作状态信号值，其中操作状态信号值指示作业机械的操作状态，并且其中所述操作状态评估电路被配置成基于来自所述至少两个传感器的第一信号生成操作状态信号值；和权重函数评估器，该权重函数评估器被配置成用于接收来自所述至少两个传感器的第二信号并被配置成用于生成指示所述第一信号中的至少一个信号的可靠性的可靠性信号；其中，操作状态评估电路可操作以用于接收所述可靠性信号，并且在评估作业机械的操作状态的过程中基于所述可靠性信号对所述第一信号进行加权。
权重函数评估器可以被配置成基于所述第一信号中的至少一个信号以及基于所述第一信号中的所述至少一个信号与来自至少一个传感器的信号的比较计算所述可靠性信号。
权重函数评估器可以被配置成基于下列项中的至少一项产生可靠性信号：(i)所述第一信号中的所述至少一个信号的范围；(ii)所述第一信号中的所述至少一个信号的变化率；(iii)所述第一信号中的所述至少一个信号的噪声水平；和(iv)环境条件，其中，所述环境条件包括田地布局、作物类型、作物密度和作物湿度中的至少一个。
操作状态信号值可指示作业机械是否处于稳定操作状态。
操作状态评估电路可进一步生成可信度信号，其中可信度信号指示操作状态信号值的估算的精确度。
操作状态评估电路可进一步提供时间信号，其中时间信号指示在作业机械中的作物处理参数被改变之后达到所述稳定操作状态所需的时间间隔。
操作状态评估电路可响应触发器函数输入，并且其中所述触发器函数输入指示可信度的最低水平，其中，在操作状态评估电路将要命令操作状态信号值指示已经达到所述操作状态之前，操作状态评估电路必须确定所述可信度的最低水平。
根据本发明的第二方面，提供了一种具有操作状态的收割机械，所述收割机械包括：主体；脱粒和分离组件，该脱粒和分离组件被支撑在所述主体上；供料室，该供料室被支撑在所述主体上；割台，该割台被支撑在供料室上；和用于检测收割机械的操作状态的系统，该系统包括：至少两个传感器，该至个两个传感器被配置成用于感测影响该工作机械的操作状态的参数。该系统还包括：操作状态评估电路，该操作状态评估电路被配置成用于产生操作状态信号值，其中操作状态信号值指示收割机械的操作状态，并且其中所述操作状态评估电路被配置成基于来自所述至少两个传感器的第一信号生成操作状态信号值；和权重函数评估器，该权重函数评估器被配置成用于接收来自所述至少两个传感器的第二信号并被配置成用于生成指示所述第一信号中的至少一个信号的可靠性的可靠性信号；其中，操作状态评估电路可操作以用于接收所述可靠性信号，并且在评估收割机械的操作状态的过程中基于所述可靠性信号对所述第一信号进行加权。
所述至少两个传感器可以包括被配置成用于感测作物参数的作物传感器，和被配置成用于感测收割机械中的作物处理结果的处理结果参数的处理结果传感器。
所述系统进一步包括被配置成用于接收输入信号的模糊逻辑电路，所述输入信号包括(i)来自作物传感器的用于指示作物参数的信号、(ii)来自处理结果传感器的用于指示处理结果参数的信号、(iii)用于指示作物参数的时间导数的信号，和(iv)用于指示处理结果参数的时间导数的信号；其中，模糊逻辑电路进一步包括与所述输入信号中的每个输入信号相关联的参数范围分类器电路，其中每个参数范围分类器电路被配置成用于提供连续的输出，所述连续的输出指示所述收割机械已经达到作物处理的稳定状态的概率，并且其中，操作状态评估电路被配置成用于接收每个参数范围分类器电路的所述连续的输出，并且操作状态评估电路被配置成基于每个参数范围分类器电路的所述连续的输出生成操作状态信号值。
收割机械进一步包括控制器电路，其中，所述操作状态信号值被配置成被传达到所述控制器电路，以用于以下两项中的至少一项：(i)用于调整收割机械的作物处理参数的致动器的自动控制；和(ii)操作员界面设备的自动控制，以向机械操作员指示所述致动器的调整值，并且其中，所述控制器电路被配置成用于(i)接收指示作物参数的信号、(ii)接收指示处理结果参数的信号、和(iii)在操作状态信号值指示收割机械已经达到作物处理的稳定状态之后基于指示作物参数的信号和指示处理结果参数的信号评估所述调整值。
附图说明
图1是使用本发明的控制系统的收割机的侧视图。
图2是图1中所示的收割机的控制系统的原理图。
具体实施方式
现在参照图1，其所示了被具体化为以联合收割机为形式农业收割机 100的工作机械，其中，收割机100包括具有车轮结构113的主体112，所述车轮结构113包括支撑主体112的前轮114和后轮115，以便在待收割的作物田地上移动。前轮114由电子控制的液压静力传动装置驱动，并且后轮115是被引导着前行的。
这里作为收割平台示出的垂直地可校准的割台(header)116用于收割作物和引导作物到供料室118。供料室118被可枢转地并且可校准地连接到主体112并且包括用于将收割的作物传送到击辊(beater)120的传送器。击辊120引导作物向上通过入口过渡部分122至旋转脱粒和分离组件 124。也可以使用其他定向和类型的脱粒结构以及其他类型的割台116，诸如包括大致横向的框架的割台，所述框架进一步跨越框架的宽度支撑被间隔开的各个行单元。作为另一个替换，可以使用带式输送机平台，其中横向框架支撑环带式输送机将作物从割台的侧面输朝向中心区域传送，并且中心区域的输送机将作物向后传送通过中心孔。
旋转脱粒和分离组件124脱粒并分离收割的作物材料。谷粒和谷壳下落通过位于分离组件124底部上的的凹部125和分离格栅123至清选系统 126，并且被颖糠筛(chaffer)127和网筛(sieve)128和空气风扇129清选。清选系统126移除谷壳并且通过谷粒螺旋推运器(auger)133引导干净的谷粒到干净的谷粒箱。箱中干净的谷粒可以通过卸载螺旋推运器130 卸载进入运粮拖车或卡车。残渣落入返回螺旋推运器131并且被输送到旋转脱粒和分离组件124(或到分离复脱器(re-thresher)，未显示)，在那里，所述残渣被再次脱粒。
脱粒和分离后的秸秆通过出口132从旋转脱粒和分离组件124卸载到排料逐稿器134。排料逐稿器134随后将秸秆从收割机100的后部推出。应注意的是，排料逐稿器134也可以将秸秆直接排放到秸秆切碎器(chopper)。收割机100的操作由操作员的驾驶室135控制。
旋转脱粒和分离组件124包括壳体136，该壳体136用于定位在壳体 136内部的圆柱形转子或转子137。转子的前部和转子壳体限定了喂入段 (infeed section)138。喂入段138的下游是脱粒部分139、分离部分140 和卸料部分141。喂入段138中的转子137设有圆锥形转鼓，该圆锥形转鼓具有螺旋进给元件，用于与接收自逐稿器120和入口过渡部分122的收割的作物材料接合。紧挨着喂入段138下游的是脱粒部分139。
在脱粒部分139中，转子137包括圆柱形转鼓，该圆柱形转鼓有多个脱粒元件以用于对接收自喂入段138的收割的作物材料进行脱粒。脱粒部分139的下游是分离部分140，其中被捕获在脱粒后的作物材料中的谷粒得到释放并且落到清选系统126。分离部分140被并入卸料部分141，在那里，作物材料(而不是谷粒)被排出旋转脱粒和分离组件124。
位于操作员驾驶室135中的操作员控制台150包括传统的操作员控制装置，所述装置包括用于手动控制速度范围和液压静力传动机构的输出速度以驱动前轮114的液压变速杆152。操作员驾驶室135中的操作员界面设备154允许信息输入到控制装置155，该控制装置155包括车载处理器系统156，该处理器系统156向收割机100提供自动速度控制和在下文中描述的许多其他控制功能。操作员可以将各种类型的信息输入操作员界面设备154，这些信息包括作物类型、位置、产量等等。
来自传感器的信号包括与诸如相对空气湿度等环境变量有关的信息，和与由车载控制系统控制的变量有关的信息。这些信号包括分别来自雷达传感器或其他传统地速传感器160的车辆速度信号、来自转子速度传感器 162的转子速度信号、来自风扇速度传感器164的风扇速度信号、来自凹板间隙传感器166的凹板间隙信号、来自颖糠筛开口传感器168的颖糠筛开口信号、和来自网筛开口传感器170的网筛开口信号。额外的信号来自于位于旋转脱粒和分离组件124的出口处的谷粒损失传感器172a、位于清选系统126出口的任一侧的谷粒损失传感器172b、谷粒损坏传感器174 和收割机上的其他各种传感器装置。来自箱清洁度(cleanliness)传感器 178a、质量流量传感器178b、谷粒湿度传感器178c、残渣量传感器178d、相对湿度传感器178e、温度传感器178f和材料湿度传感器178g的信号也被提供。
相对湿度传感器178e、温度传感器178f和材料湿度传感器178g指示在被切断的作物材料在收割机100中被处理(即脱粒、清选、或者分离) 之前的作物材料的条件。
通信电路将来自上文提到的传感器和发动机速度监视器、谷粒质量流量监视器、和收割机上的其他微控制器的信号引导到控制装置155。来自操作员界面设备154的信号也被引导到控制装置155。控制装置155连接到致动器202、204、206、208、210、212以用于控制在收割机100上的可调整的元件。
由控制装置155控制的致动器包括被配置成用于控制转子137的旋转速度的转子速度致动器202、被配置成用于控制凹板125的间隙的凹板间隙致动器204、被配置成用于控制颖糠筛127的开口宽度的颖糠筛开口致动器206、陪配置成用于控制网筛128的开口的网筛开口致动器208，被配置成用于控制空气风扇129的速度的风扇速度致动器210，和被配置成用于控制液压静力传动装置114t的输出速度并因此控制收割机100的地速的地速致动器212。这些致动器在本技术领域是已知的并且因此在图1中仅示意性地显示。
现在参照图2。控制装置155包括控制器电路220，控制器电路220 接收来自地速传感器160、转子速度传感器162、风扇速度传感器164、凹板间隙传感器166、颖糠筛开口传感器168、和网筛开口传感器170(以上这些传感器代表收割机的内部参数)、作物传感器(其包括质量流量传感器178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器178e、温度传感器178f、材料湿度传感器178g)和作物处理结果传感器(其包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的信号。
控制器电路220包括一个或者更多个电子控制单元(ECUs)，每个所述电子控制单元进一步包含连接到数字存储器电路的数字微处理器。数字存储器电路包含将ECU配置成用于执行本文中描述的功能的指令。
可以是单个ECU提供本文中描述的控制器电路220的所有功能。可替换地，可以具有通过使用一个或多个通信电路彼此连接的两个或者更多个ECU。这些通信电路中的每一个都可以包含一个或者更多个数据总线、 CAN总线、LAN、WAN或者其他通信装置。
在具有两个或者更多个ECU的配置中，本文中描述的各种功能中的每一个可以分配到该配置中的单独的ECU。这些单独的ECU被配置成用于将它们所分配的功能的结果发送至到该配置中的其他ECU。
收割机100进一步包括用于检测收割机100的操作状态的系统。这种系统包括模糊逻辑电路222，所述模糊逻辑电路222包括第一参数范围分类器电路224、第二参数范围分类器电路226和操作状态评估电路228。
模糊逻辑电路222包括一个或者更多个电子控制单元(ECUs)，每个所述电子控制单元进一步包含连接到数字存储器电路的数字微处理器。数字存储器电路包含将ECU配置成用于执行本文中描述的功能的指令。
可以是单个ECU提供本文中描述的模糊逻辑电路222的所有功能。可替换地，可以具有通过使用一个或多个通信电路彼此连接的两个或者更多个ECU。这些通信电路中的每一个都可以包含一个或者更多个数据总线、CAN总线、LAN、WAN或者其他通信装置。
在具有两个或者更多个ECU的配置中，本文中描述的各种功能中的每一个可以分配到该配置中的单独的ECU。这些单独的ECU被配置成用于将它们所分配的功能的结果发送至到该配置中的其他ECU。
第一参数范围分类器电路224接收来自用于内部参数的地速传感器 160、转子速度传感器162、风扇速度传感器164、凹板间隙传感器166、颖糠筛开口传感器168、和网筛开口传感器170的信号，接收来自作物传感器(其包括质量流量传感器178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器 178e、温度传感器178f、和材料湿度传感器178g)和来自作物处理结果传感器(该传感器包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的信号。
用于检测收割机100操作状态的系统进一步包括微分电路225，所述微分电路225连接到每个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、 178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)以从各传感器接收相应的信号。微分电路225被配置成用于计算接收自传感器(160、 162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的每个信号的时间变率。微分电路225进一步被配置成用于传输每个传感器的相应的连续信号，所述连续信号指示该传感器 (160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、 172b、174、178a、178d)的时间变率。微分电路225连接到第二参数范围分类器电路226，以向第二参数范围分类器电路226提供连续的时间变率信号。
第二参数范围分类器电路226接收来自微分电路225的每个传感器 (160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、 172b、174、178a、178d)的时间变率信号，其中所述微分电路225依次接收用于内部参数的来自地速传感器160、转子速度传感器162、风扇速度传感器164、凹板间隙传感器166、颖糠筛开口传感器168、和网筛开口传感器170的信号，接收来自作物传感器(包括质量流量传感器178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器178e、温度传感器178f、材料湿度传感器178g)和来自作物处理结果传感器(包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的信号。
第一参数范围分类器电路224和第二参数范围分类器电路226中的每一个都包括数个模糊分类器电路230。
每个传感器(160、162、164、166、168、170、172a、172b、174、 178a、178d、178b、178c、178e、178f，和178g)都连接到第一参数范围分类器电路224的对应的模糊分类器电路230，以将所述传感器的传感器信号传输到那里。
每个传感器(160、162、164、166、168、170、172a、172b、174、 178a、178d、178b、178c、178e、178f，和178g)都(经由微分电路225) 连接到第二参数范围分类器电路226的对应的模糊分类器电路230，以将所述传感器的传感器信号的时间导数传输到那里。
每个模糊分类器电路230被配置成用于将该电路接收的传感器信号分类成多个类。第一参数范围分类器电路224中的每个模糊分类器电路230 评估其对应的传感器信号的范围(模糊类)。第二参数范围分类器电路226 中的每个模糊分类器电路230评估所述模糊分类器电路230所对应的传感器信号的变化率。
所有模糊分类器电路230都按照预定要求执行它们的分类工作，所述预定要求是基于专业知识或者其他适当的系统预先生成的。每个模糊分类器电路230使用的具体参数和系数将取决于模糊分类器电路230连接到的传感器的类型。所述参数和系数也将取决于收割机的物理构造，所述物理构造决定了各种子系统能够多快地达到操作稳定状态。所述参数和系数也将取决于所使用的致动器的类型以及所述致动器能够对控制器电路220命令的改变做出多快的反应。
如果需要，在运行期间改变所述要求是可能的。模糊分类器电路230 中的每一个都提供连续的输出，所述连续的输出指示在收割机100中已经达到作物处理的稳定状态的可能性。这些输出(其中这些输出的数字对应于输入信号的数字)被传输到操作状态评估电路228。
操作状态评估电路228向控制器电路220提供操作状态信号值232。操作状态信号值232基于第一参数范围分类器电路224和第二参数范围分类器电路的输出结果的整体评估。操作状态信号值是二进制的(0或者1)。所述操作状态信号值表示是否已经达到稳定状态，即是否可以假定收割机 100中的作物处理操作(作物处理)在参数(如致动器调整或作物特性) 已经改变之后依然是连续的。如果操作状态信号值232是1，则认为状态是稳定的，并且如果操作状态信号值232是0，则状态尚未稳定。
模糊分类器电路230执行它们各自的传感器信号的模糊化处理以提供对应的模糊化的信号。操作状态评估电路228连接到第一参数范围分类器电路224和第二参数范围分类器电路226，以通过使用应用规则库的推理机构接收和融合(合并)这些模糊化的信号，随后执行去模糊化处理。例如，合适的模糊逻辑电路222在美国专利6,315.658 B1中得到描述，该专利的所有教导都通过引用而被合并于此。
操作状态评估电路228产生并且输出可信度信号(confidence signal) 输出234到控制器电路220，所述可信度信号输出234指示操作状态信号值232的估算的精确度(estimated accurateness)。可信度信号输出234的数值指示操作状态信号值232正确(例如，精确)的概率。
另外，操作状态评估电路228向控制器电路220提供时间信号236，所述时间信号236指示在收割机100中的作物处理参数被改变之后达到稳定状态所需的时间间隔。
操作状态评估电路228具有触发器功能输入238，用于规定所要求的稳定状态信号的可信度水平，以指示稳定状态。操作员通过操控操作员界面设备154提供触发器功能输入238。触发功能输入238允许操作员经由操作员界面设备154输入根据操作员的意见是否在稳定状态中需要高的可信度(像可能是在如潮湿的谷粒之类困难的作物条件下的情况一样)。在不需要的情况下，调整过程可以被加速。
操作状态评估电路228进一步接收可靠性信号，所述可靠性信号指示来自权重函数评估器240的至少一个所述传感器(160、162、164、166、168、 170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d) 的信号可靠性，用于在由操作状态评估电路228执行的评估过程中区分模糊分类器电路230的输出的优先性，使得来自低准确度传感器的测量结果能够被施加权重。权重函数评估器240因此可以通过操作员界面设备154 指示例如谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b(这些传感器要求定期的校准)之类特定的传感器被认为是精确度较低并且因此它们在操作状态评估电路228中的评估过程中的相关性被减少。
用于在操作状态评估电路228的评估过程中区分模糊分类器电路230 输出的优先性的权重函数评估器240使用来自各自传感器特别是处理结果传感器(其包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)和/或者作物传感器(其包括质量流量传感器178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器178e、温度传感器178f、和材料湿度传感器178g)的信号。具有低精确度或可靠性的传感器的相关性因此基于传感器信号并且优选地基于与来自其他传感器的信号的比较而被自动地降低。通过分析输入数据的性质来自动调整前述传感器的各自的贡献对整体结果的影响，权重函数评估器 240提高操作状态评估电路的可靠性。例子包括(但不限于)范围、变化率、噪声水平以及环境条件，它们给出与假定的输入可靠性相关的指示。这可以是简单的二进制接受/忽略决定或者权重因数的连续调整，以支持与包括一定程度的模糊信息相比高度可靠的信息。这种方法，较低可信赖度的或者潜在地错误的输入可以被同时暂时地和永久地适当加权(减少影响或者甚至忽略)。这使得操作状态评估电路具有更好的性能。由于尤其其损耗传感器具有十分严重的根据其所使用的条件而改变性能的倾向，因此这是有用的。
控制器电路220因此接收来自上文提及的权重函数评估器240、地速传感器160、转子速度传感器162、风扇速度传感器164、凹板间隙传感器 166、颖糠筛开口传感器168、和网筛开口传感器170、作物传感器(其包括质量流量传感器178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器178e、温度传感器178f、和材料湿度传感器178g)和作物处理结果传感器(其包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的信号。控制器电路220使用这些信号产生用于致动器202、204、206、208、210、212的控制信号以实现最佳的作物处理结果。为获得控制器电路220的操作的细节，请参见在美国专利6,726,559 B2和美国专利6,863,604 B2中描述的现有技术，这两份专利作为引用将其全部教导合并于此。在另一个可能的实施例中，控制器电路220可以经由操作员界面设备154向操作员给出关于致动器调整值的建议，使得操作员可以手动地调整这些致动器。
来自处理结果传感器的信号(其包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)对于获得至控制器电路220的反馈信号而言是重要的，使得控制器电路220可以提供用于致动器202、204、206、208、210、212的最佳的致动器调整信号。一旦作物参数已经改变，例如当在田地中的土壤性质变化，或者收割机100已经在田地的畦头未耕地(headland)中转弯，或者一个或者更多个致动器202、204、206、208、210、212已经被控制器电路220调整时，需要花费一些时间，直到收割机100中的作物处理操作已经达到稳定状态为止。只有在达到稳定状态之后，考虑来自处理结果传感器(其包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的信号才有意义，这是因为所述信号在那个时间点之前对于作物处理操作不具有代表性。
用于检测收割机100的稳定操作状态的系统包括用于检测稳定状态的模糊逻辑电路222。它从来自权重函数评估器240、地速传感器160、转子速度传感器162、风扇速度传感器164、凹板间隙传感器166、颖糠筛开口传感器168、和网筛开口传感器170、作物传感器(包括质量流量传感器 178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器178e、温度传感器178f、和材料湿度传感器178g)和作物处理结果传感器(包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的信号得到这种信息，并且向控制器电路220提交操作状态信号值232。当操作状态信号值232指示稳定状态时，控制器电路220 仅使用来自处理结果传感器(包括谷粒损耗传感器172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器 178d)的信号。与其他输入例如来自作物传感器(包括质量流量传感器 178b、湿度传感器178c、相对湿度传感器178e、温度传感器178f、和材料湿度传感器178g)的那些输入相比，可信度信号输出234可以被控制器电路220考虑，以便相对于用于对处理结果传感器(包括谷粒损耗传感器 172a、谷粒损耗传感器172b、谷粒损伤传感器174、箱清洁度传感器178a、和残渣量传感器178d)的相关性进行加权。另外，时间信号236可以被控制器电路220使用，以获得用于评估致动器信号的作物性质(例如吞吐量)。
如图2中的从控制器电路220到权重函数评估器240的可选择的反馈线所示，控制装置155可以包含反馈机制，所述反馈机制将能使权重函数评估器240(或者操作状态评估电路228)了解一个决定是否是正确的(假设例如可经由操作员界面设备154由操作者反馈提供更大的总体情况概览，或者在控制器电路220中做出的自动决定的情况下)并且相应地调整未来的可靠性信号。
已经描述了优选的实施例，显然，在不 脱离附随的权利要求限定的本发明范围的情况下可以做出各种修改。例如，用于规定稳定状态信号的要求的可信度水平以指示稳定状态的触发器功能输入238，可以由控制器电路 220基于实际的作物条件提供。尽管收割机100被显示为联合收割机，但是上文所述的系统也适合于与其他收割机以及具有相互作用和复杂调整的其他工具一起使用，以适应不同类型的连续改变的作业条件。
Claims (11)
1.一种用于检测作业机械的操作状态的系统，该系统包括至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)，该至少两个传感器被配置成用于感测影响该工作机械的操作状态的参数，其特征在于，所述系统还包括：
操作状态评估电路(228)，该操作状态评估电路被配置成用于产生操作状态信号值(232)，其中操作状态信号值(232)指示作业机械的操作状态，并且其中所述操作状态评估电路(228)被配置成基于来自所述至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第一信号生成操作状态信号值(232)；和
权重函数评估器(240)，该权重函数评估器被配置成用于接收来自所述至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第二信号并被配置成用于生成指示所述第一信号中的至少一个信号的可靠性的可靠性信号；
其中，操作状态评估电路(228)可操作以用于接收所述可靠性信号，并且在评估作业机械的操作状态的过程中基于所述可靠性信号对所述第一信号进行加权。
2.根据权利要求1所述的系统，其中权重函数评估器(240)被配置成基于所述第一信号中的至少一个信号以及基于所述第一信号中的所述至少一个信号与来自至少一个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的信号的比较计算所述可靠性信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中权重函数评估器(240)被配置成基于下列项中的至少一项产生可靠性信号：
(i)所述第一信号中的所述至少一个信号的范围；
(ii)所述第一信号中的所述至少一个信号的变化率；
(iii)所述第一信号中的所述至少一个信号的噪声水平；和
(iv)环境条件，
其中，所述环境条件包括田地布局、作物类型、作物密度和作物湿度中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的系统，其中操作状态信号值(232)指示作业机械是否处于稳定操作状态。
5.根据权利要求1所述的系统，其中操作状态评估电路(228)进一步生成可信度信号(234)，其中可信度信号(234)指示操作状态信号值(232)的估算的精确度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中操作状态评估电路(228)进一步提供时间信号(236)，其中时间信号(236)指示在作业机械中的作物处理参数被改变之后达到所述操作状态所需的时间间隔。
7.根据权利要求1所述的系统，其中操作状态评估电路(228)响应触发器函数输入(238)，并且其中所述触发器函数输入(238)指示可信度的最低水平，其中，在操作状态评估电路(228)将要命令操作状态信号值(232)指示已经达到所述操作状态之前，操作状态评估电路(228)必须确定所述可信度的最低水平。
8.一种具有操作状态的收割机械，所述收割机械包括：
主体(112)；
脱粒和分离组件(124)，该脱粒和分离组件被支撑在所述主体(112)上；
供料室(118)，该供料室被支撑在所述主体(112)上；
割台(116)，该割台被支撑在供料室(118)上；和
用于检测收割机械的操作状态的系统，该系统包括至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)，该至少两个传感器被配置成用于感测影响该工作机械的操作状态的参数，
其特征在于，所述系统还包括：
操作状态评估电路(228)，该操作状态评估电路被配置成用于产生操作状态信号值(232)，其中操作状态信号值(232)指示收割机械的操作状态，并且其中所述操作状态评估电路(228)被配置成基于来自所述至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第一信号生成操作状态信号值(232)；和
权重函数评估器(240)，该权重函数评估器被配置成用于接收来自所述至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第二信号并被配置成用于生成指示所述第一信号中的至少一个信号的可靠性的可靠性信号；
其中，操作状态评估电路(228)可操作以用于接收所述可靠性信号，并且在评估收割机械的操作状态的过程中基于所述可靠性信号对所述第一信号进行加权。
9.根据权利要求8所述的收割机械，其中所述至少两个传感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)包括被配置成用于感测作物参数的作物传感器(178b、178c、178e、178f、178g)，和被配置成用于感测收割机械中的作物处理结果的处理结果参数的处理结果传感器(172a、172b、174、178a、178d)。
10.根据权利要求9所述的收割机械，其中所述系统进一步包括被配置成用于接收输入信号的模糊逻辑电路(222)，所述输入信号包括(i)来自作物传感器的用于指示作物参数的信号、(ii)来自处理结果传感器的用于指示处理结果参数的信号、(iii)用于指示作物参数的时间导数的信号，和(iv)用于指示处理结果参数的时间导数的信号；
其中，模糊逻辑电路(222)进一步包括与所述输入信号中的每个输入信号相关联的参数范围分类器电路(224、226)，其中每个参数范围分类器电路(224、226)被配置成用于提供连续的输出，所述连续的输出指示所述收割机械已经达到作物处理的稳定状态的概率，
并且其中，操作状态评估电路(228)被配置成用于接收每个参数范围分类器电路(224、226)的所述连续的输出，并且操作状态评估电路(228)被配置成基于每个参数范围分类器电路(224、226)的所述连续的输出生成操作状态信号值(232)。
11.根据权利要求10所述的收割机械，进一步包括控制器电路(220)，
其中，所述操作状态信号值(232)被配置成被传达到所述控制器电路(220)，以用于以下两项中的至少一项：
(i)调整收割机械的作物处理参数用的致动器(202、204、206、208、210、212)的自动控制；和
(ii)操作员界面设备(154)的自动控制，
以向机械操作员指示所述致动器(202、204、206、208、210、212)的调整值，并且
其中，所述控制器电路(220)被配置成用于(i)接收指示作物参数的信号、(ii)接收指示处理结果参数的信号、和(iii)在操作状态信号值(232)指示收割机械已经达到作物处理的稳定状态之后基于指示作物参数的信号和指示处理结果参数的信号评估所述调整值。
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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 |