CN110109452A - 一种双天线导航边界保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双天线导航边界保护系统，包括用于构建车辆模型的车辆模型模块和用于规划行走路线的路线规划模块，在车辆中心线左右两侧安装有第一北斗导航天线和第二北斗导航天线，将第一北斗导航天线和第二北斗导航天线至车辆车头的距离及至车辆中心线距离、车辆的长度H1和宽度H2导入车辆模型模块中构建车辆模型，将车辆模型导入路线规划模块中，将作业区域地图导入路线规划模块中，在作业区域地图中规划行走路线；实时定位第一北斗导航天线和第二北斗导航天线的位置，根据第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线和第二北斗导航天线至作业区域地图边界线的距离，判断车辆是否超出作业区域地图边界线。
Description
技术领域
本发明涉及农用机械领域，特别涉及一种双天线导航边界保护系统。
背景技术
国外无人驾驶拖拉机在农用车辆自动驾驶方面的研究较早，20世纪70年 代，许多工程师对农田机械的自动导航进行了研究。进入到80年代，因为对于 一般的耕耘、收获等作业，用拖拉机、联合收割机等农业机械效率已经很高， 所以对于这些作业机械主要研究的是无人驾驶、自主行走等问题，把侧重点放 在信息的采集、处理、传递及机器工作部件的调控等方面，已经有成熟的产品 应用。
国内也做了广泛的研究，取得了一定的成果。如发明专利—拖拉机自动导 航控制系统及其方法(ZL201010149934.3)，提出一种基于GPS的拖拉机自动 导航方法等。但是，现有技术大多采用GPS+转向角传感器反馈的方式，需要 对拖拉机的前轮转向做改进，导致误差增大。基于北斗系统的双天线导航边界 保护方式仍未有文献报道。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种双天线导航边界保护系统，提高了车辆作业精 度，保证车辆在作业区域地图内作业，防止车辆超出作业区域地图边界线。
一方面，本发明提供了一种双天线导航边界保护系统，包括用于构建车辆 模型的车辆模型模块和用于规划行走路线的路线规划模块，在车辆中心线左右 两侧安装有第一北斗导航天线和第二北斗导航天线，将第一北斗导航天线和第 二北斗导航天线至车辆车头的距离及至车辆中心线距离、车辆的长度H1和宽 度H2导入车辆模型模块中构建车辆模型，将车辆模型导入路线规划模块中， 将作业区域地图导入路线规划模块中，在作业区域地图中规划行走路线；实时 定位第一北斗导航天线和第二北斗导航天线的位置，根据第一北斗导航天线的 定位位置数据计算第一北斗导航天线和第二北斗导航天线至作业区域地图边界 线的距离，判断车辆是否超出作业区域地图边界线。
进一步地，第一北斗导航天线至中心线之间距离为第一距离A1，第二北斗 导航天线至车辆中心线之间距离为第二距离A2，第一北斗导航天线的定位位置 数据计算第一北斗导航天线至侧面作业区域地图边界线为第一定位距离B1，第 二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至侧面作业区域地图边 界线为第二定位距离B2；如果H2/2-A1>B1或者H2/2+A2>B2时，判断位于 第一北斗导航天线的车辆侧面超出作业区域地图边界线，如果H2/2+A1>B1或 者H2/2-A2>B2时，判断位于第二北斗导航天线的车辆侧面超出作业区域地图 边界线。
第一北斗导航天线至车辆车头之间距离为第三距离A3，第二北斗导航天线 至车辆车头之间距离为第四距离A4，第一北斗导航天线的定位位置数据计算第 一北斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第三定位距离B3，第二北斗导航 天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第四 定位距离B4；如果A3>B3或者A4>B4时，判断车辆车头超出作业区域地图边 界线。
进一步地，第一北斗导航天线至车辆车头之间距离为第三距离A3，第二北 斗导航天线至车辆车头之间距离为第四距离A4，第一北斗导航天线的定位位置 数据计算第一北斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第五定位距离B5，第 二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至前方作业区域地图边 界线为第六定位距离B6；如果H1-A3>B5或者H1-A4>B6时，判断车辆车尾超 出作业区域地图边界线。
进一步地，第一北斗导航天线至中心线之间距离为第一距离A1，第二北斗 导航天线至车辆中心线之间距离为第二距离A2，实时定位第一北斗导航天线和 第二北斗导航天线的位置，根据第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北 斗导航天线至规划行走路线的第七定位距离B7，根据第二北斗导航天线的定位 位置数据计算第二北斗导航天线至规划行走路线的第八定位距离B8；将第七定 位距离B7与第一距离A1相比较，将第八定位距离B8与第二距离A2相比较， 根据比较后的偏差及时纠正车辆行驶方向，使车辆中心线沿规划行走路线行走。
进一步地，第一北斗导航天线和第二北斗导航天线沿中心线对称布置。
进一步地，当车辆超出作业区域地图边界线时，应立即执行紧急制动，将 车辆发动机熄火，发动机熄火后将主变速操纵杆和方向盘回中位。
进一步地，在车辆前方安装第一雷达测距传感器，在车辆后方安装有第二 雷达测距传感器，第一雷达测距传感器和第二雷达测距传感器与车辆控制器连 接，车辆控制器通过第一雷达测距传感器和第二雷达测距传感器实时检测车辆 前方及后方与障碍物之间的距离，该距离超过预设值时，车辆控制器发出报警 信号。
本发明的一种双天线导航边界保护系统，提高了车辆作业精度，保证车辆 在作业区域地图内作业，防止车辆超出作业区域地图边界线。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图 中：
图1为本发明的北斗导航天线安装示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明的规划行走路线示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本发明优选了一种双天线导航边界保护系统，本实施 例的车辆为旋耕机，包括用于构建车辆模型的车辆模型模块和用于规划行走路 线的路线规划模块，在车辆中心线左右两侧安装有第一北斗导航天线和第二北 斗导航天线，将第一北斗导航天线和第二北斗导航天线至车辆车头的距离及至 车辆中心线距离、车辆的长度H1和宽度H2导入车辆模型模块中构建车辆模型， 将车辆模型导入路线规划模块中，将作业区域地图导入路线规划模块中，在作 业区域地图中规划行走路线；实时定位第一北斗导航天线和第二北斗导航天线 的位置，根据第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线和第二 北斗导航天线至作业区域地图边界线的距离，判断车辆是否超出作业区域地图 边界线。当车辆超出作业区域地图边界线时，应立即执行紧急制动，将车辆发 动机熄火，发动机熄火后将主变速操纵杆和方向盘回中位。
第一北斗导航天线和第二北斗导航天线沿中心线对称布置。第一北斗导航 天线至中心线之间距离为第一距离A1，第二北斗导航天线至车辆中心线之间距 离为第二距离A2，A1＝A2，第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导 航天线至侧面作业区域地图边界线为第一定位距离B1(如图3所示)，第二北 斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至侧面作业区域地图边界线 为第二定位距离B2(如图3所示)；如果H2/2-A1>B1或者H2/2+A2>B2时， 判断位于第一北斗导航天线的车辆侧面超出作业区域地图边界线，如果H2/2 +A1>B1或者H2/2-A2>B2时，判断位于第二北斗导航天线的车辆侧面超出作 业区域地图边界线。
第一北斗导航天线至车辆车头之间距离为第三距离A3，第二北斗导航天线 至车辆车头之间距离为第四距离A4，A3＝A4，第一北斗导航天线的定位位置数 据计算第一北斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第三定位距离B3(如图 3所示)，第二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至前方作业 区域地图边界线为第四定位距离B4(如图3所示)；如果A3>B3或者A4>B4 时，判断车辆车头超出作业区域地图边界线。
第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线至前方作业区域 地图边界线为第五定位距离B5，第二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北 斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第六定位距离B6；如果H1-A3>B5或 者H1-A4>B6时，判断车辆车尾超出作业区域地图边界线。
根据第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线至规划行走 路线的第七定位距离B7(如图3所示)，根据第二北斗导航天线的定位位置数 据计算第二北斗导航天线至规划行走路线的第八定位距离B8(如图3所示)； 将第七定位距离B7与第一距离A1相比较，将第八定位距离B8与第二距离A2 相比较，根据比较后的偏差及时纠正车辆行驶方向，使车辆中心线沿规划行走 路线行走。
如图3所示，作业区域地图为地图采点1、地图采点2、地图采点3、地图 采点4围成的作业区域地图。在采集作业区域地图时，利用北斗卫星系统，通 过人工北斗测量杆或人工测量获取地图采点1、地图采点2、地图采点3、地图 采点4位置信息导入路线规划模块中，形成作业区域地图。
在车辆前方安装第一雷达测距传感器，在车辆后方安装有第二雷达测距传 感器，第一雷达测距传感器和第二雷达测距传感器与车辆控制器连接，车辆控 制器通过第一雷达测距传感器和第二雷达测距传感器实时检测车辆前方及后方 与障碍物之间的距离，该距离超过预设值时，车辆控制器发出报警信号。
以上未描述的技术是本领域技术人员的公知常识。以上所述仅为本发明的 较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双天线导航边界保护系统，其特征在于，包括用于构建车辆模型的车辆模型模块和用于规划行走路线的路线规划模块，在车辆中心线左右两侧安装有第一北斗导航天线和第二北斗导航天线，将第一北斗导航天线和第二北斗导航天线至车辆车头的距离及至车辆中心线距离、车辆的长度H1和宽度H2导入车辆模型模块中构建车辆模型，将车辆模型导入路线规划模块中，将作业区域地图导入路线规划模块中，在作业区域地图中规划行走路线；实时定位第一北斗导航天线和第二北斗导航天线的位置，根据第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线和第二北斗导航天线至作业区域地图边界线的距离，判断车辆是否超出作业区域地图边界线。
2.根据权利要求1所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，第一北斗导航天线至中心线之间距离为第一距离A1，第二北斗导航天线至车辆中心线之间距离为第二距离A2，第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线至侧面作业区域地图边界线为第一定位距离B1，第二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至侧面作业区域地图边界线为第二定位距离B2；如果H2/2-A1>B1或者H2/2+A2>B2时，判断位于第一北斗导航天线的车辆侧面超出作业区域地图边界线，如果H2/2+A1>B1或者H2/2-A2>B2时，判断位于第二北斗导航天线的车辆侧面超出作业区域地图边界线。
3.根据权利要求1所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，第一北斗导航天线至车辆车头之间距离为第三距离A3，第二北斗导航天线至车辆车头之间距离为第四距离A4，第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第三定位距离B3，第二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至前方作业区域地图边界线为第四定位距离B4；如果A3>B3或者A4>B4时，判断车辆车头超出作业区域地图边界线。
4.根据权利要求1所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，第一北斗导航天线至车辆车头之间距离为第三距离A3，第二北斗导航天线至车辆车头之间距离为第四距离A4，第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线至后方作业区域地图边界线为第五定位距离B5，第二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至后方作业区域地图边界线为第六定位距离B6；如果H1-A3>B5或者H1-A4>B6时，判断车辆车尾超出作业区域地图边界线。
5.根据权利要求1所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，第一北斗导航天线至中心线之间距离为第一距离A1，第二北斗导航天线至车辆中心线之间距离为第二距离A2，实时定位第一北斗导航天线和第二北斗导航天线的位置，根据第一北斗导航天线的定位位置数据计算第一北斗导航天线至规划行走路线的第七定位距离B7，根据第二北斗导航天线的定位位置数据计算第二北斗导航天线至规划行走路线的第八定位距离B8；将第七定位距离B7与第一距离A1相比较，将第八定位距离B8与第二距离A2相比较，根据比较后的偏差及时纠正车辆行驶方向，使车辆中心线沿规划行走路线行走。
6.根据权利要求1所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，第一北斗导航天线和第二北斗导航天线沿中心线对称布置。
7.根据权利要求1所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，当车辆超出作业区域地图边界线时，应立即执行紧急制动，将车辆发动机熄火，发动机熄火后将主变速操纵杆和方向盘回中位。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的双天线导航边界保护系统，其特征在于，在车辆前方安装第一雷达测距传感器，在车辆后方安装有第二雷达测距传感器，第一雷达测距传感器和第二雷达测距传感器与车辆控制器连接，车辆控制器通过第一雷达测距传感器和第二雷达测距传感器实时检测车辆前方及后方与障碍物之间的距离，该距离超过预设值时，车辆控制器发出报警信号。
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