CN111412886A - 一种检测方法及检测系统 - Google Patents
一种检测方法及检测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111412886A CN111412886A CN202010172559.8A CN202010172559A CN111412886A CN 111412886 A CN111412886 A CN 111412886A CN 202010172559 A CN202010172559 A CN 202010172559A CN 111412886 A CN111412886 A CN 111412886A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- farm tool
- angle sensor
- implement
- inclination angle
- farm
- 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
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C1/00—Measuring angles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
Abstract
本发明提供了一种检测方法及检测系统,涉及农具自动化控制领域,用于检测农具转向时的倾角数据。该方法包括:使用角度传感器检测农具的倾角数据;使用卫星定位数据计算农具的行驶速度;使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度;获取所述角速度对应的偏差值;以及使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。该系统包括:角度传感器,卫星定位仪,与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器,以及存储有能够被所述微处理器执行的计算机可读程序的存储器。本方法和系统使得农具在高速转向时仍然能够正确检测倾斜状态。
Description
技术领域
本发明涉及农具自动化控制领域,具体是一种检测方法及检测系统,用于检测农具转向时的倾角数据。
背景技术
随着科技的进步,农业已经逐步实现自动化作业。现有的自动化农具,例如平地机,通过安装在农具上的角度传感器(包括陀螺仪)来检测农具是否平衡。
在农具转向时由于离心力的作用,陀螺仪等角度传感器容易失效,导致农具平衡检测结果不准确,例如,转向时农具已经出现两端不等高的现象,但陀螺仪等角度传感器所测的数据仍然表明农具处于平衡状态。这样将会导致农具平衡控制出现错误,造成作业质量下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测方法及检测系统,以解决相关技术存在的上述缺陷。
为达上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种检测方法,用于检测农具转向时的倾角数据,该检测方法包括以下步骤:
使用角度传感器检测农具的倾角数据;
使用卫星定位数据计算农具的行驶速度;
使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度;
获取所述角速度对应的偏差值;以及
使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。
优选地,在所述的使用卫星定位数据计算农具的行驶速度的步骤中,卫星定位数据的更新频率为10-20赫兹。
优选地,所述角度传感器包括MEMS传感器和/或陀螺仪。
优选地,所述检测方法还包括:生成多个偏差值、及各偏差值与农具转向时的角速度的对应关系的预处理步骤。
优选地,在所述的预处理步骤中,生成偏差值的方法包括以下子步骤:
通过公式θ=arcsinaz/aB生成农具的倾角θ的计算值;
从角度传感器读取农具的倾角θ的检测值;
比较农具的倾角θ的计算值和检测值,生成偏差值;以及
将生成的偏差值与农具此时转向的角速度关联;
其中,arcsin为反正弦函数,aB为角度传感器绕拖拉机转向时旋转轴OF的加速度,az为aB沿着与农具垂直方向上的分量,az从角度传感器读取获得,aB=VBOF 2/R=(V-ωB*L’)2/R,R为转向轮的半径,ωB为农具绕其转向时内侧与地面的接触点A的旋转角速度,L’为角度传感器到农具端部的距离,V为农具的转向速度。
一种检测系统,用于检测农具转向时的倾角数据,该检测系统包括:
安装在所述农具的、用于检测农具的倾角的角度传感器;
安装在所述农具的卫星定位仪;
分别与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器;以及
存储有能够被所述微处理器执行的计算机可读程序的存储器;
所述计算机可读程序被所述微处理器执行时,所述检测系统执行如上述任意一项所述的检测方法。
优选地,所述角度传感器包括MEMS传感器和/或陀螺仪。
优选地,所述农具包括平地机或联合整地机。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明通过检测农具转向时的角速度,匹配与当前角速度对应的偏差量,对角度传感器输出的倾角数据进行修正,使得农具在高速转向时仍然能够正确检测农具的倾斜状态。
附图说明
图1为检测方法的流程图;
图2为农具转向时计算角速度的原理图;
图3为角度传感器、卫星定位仪在农具的安装位置示意图;
图4为拖拉机转向时物理量的关系示意图;
图5为农具转向时运动分析示意图;
图6为绕OF轴旋转的加速度aB的分解示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1,本检测方法用于检测农具转向时的倾角数据,其包括以下步骤:
S1、使用角度传感器检测农具的倾角数据;
S2、使用卫星定位数据计算农具的行驶速度;
S3、使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度;
S4、获取所述角速度对应的偏差值;以及
S5、使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。
步骤S1中,可以采用的角度传感器包括但不限于MEMS传感器,陀螺仪。
步骤S2中,通过安装在农具上的高精度定位仪,实时获取农具的卫星定位数据。卫星定位数据的更新频率优选10-20赫兹,过低的更新频率不能满足角速度计算的实时性,过高的更新频率则对硬件要求高,会导致成本增加。
根据单位时间内卫星定位数据的变化即可计算出农具的行驶速度。具体通过公式Vt=SAB/Δt计算农具的行驶速度Vt,式中,SAB表示坐标变化,即卫星定位数据的变化,Δt表示时间变化。
步骤S3中,使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度。具体地,如图2所示,根据一定时间ΔT内农具速度矢量变化v2-v1,计算农具的转角θ,即可计算出农具转向时的角速度ωt,用公式表示为ωt=θ/ΔT=Δv/ΔT=(v2-v1)/ΔT。
步骤S4中,获取所述角速度对应的偏差值。预先存储有角速度和偏差值的对应关系,得到角速度后,根据对应关系即可快速匹配出对应的偏差值。其中,角速度和偏差值的对应关系可以是一个角速度对应一个偏差值,也可以多个角速度对应一个偏差值,即一个速度区间对应一个偏差值,前者可获得更好的精度,但是需要较大的数据存储空间,后者精度稍差但只需较小的数据存储空间。
步骤S5中,使用偏差值对角度传感器输出的倾角数据修正,即可获得正确的倾角数据。可采用的修正算法包括加法运算、减法运算。
本检测方法还包括:生成多个偏差值、及各偏差值与农具转向时的角速度的对应关系的预处理步骤。一种生成偏差值的方法包括以下子步骤:
通过公式θ=arcsinaz/aB生成农具的倾角θ,为便于描述,本申请中将该方法得到的倾角θ称为倾角θ的计算值;
从角度传感器读取农具的倾角θ,为便于描述,本申请中将该方法得到的倾角θ称为倾角θ的检测值;
然后比较农具的倾角θ的计算值和检测值,生成偏差值。
将生成的偏差值与农具此时转向的角速度关联,就得到了偏差值与角速度的对应关系。
其中,arcsin为反正弦函数,aB为角度传感器绕拖拉机转向时旋转轴OF的加速度,az为aB沿着与农具垂直方向上的分量,az从角度传感器读取获得,aB=VBOF 2/R=(V-ωB*L’)2/R,R为转向轮的半径,ωB为农具绕其转向时内侧与地面的接触点A的旋转角速度,L’为角度传感器到农具端部的距离,V为农具的转向速度。
通过公式θ=arcsinaz/aB生成农具的倾角θ的原理如下:
如图3所示,农具4由拖拉机1拖动运行,角度传感器2采用陀螺仪,角度传感器2安装在农具4的上部的正中间,卫星定位仪3也安装在农具4的上部。
拖拉机转向时,角速度的确定如下:
图4中示出了拖拉机转向时物理量的关系。如图4所示,各物理量的定义如下,v:拖拉机行驶速度,L:拖拉机轴距,α:外转向轮的转向角,β:内转向轮的转向角,R:车辆的转向半径,ω:车辆转向时的角速度,a:车辆的横向加速度,O:车辆的转向中心。由阿克曼转向原理可知,车辆在转向过程中,所有车轮轴线的延长线都相交于一点,即,转向中心O。由此得出:车辆的转向半径R=L/sinα,转向时的角速度ω=v/R=v*sinα/L。
对安装在农具正中间的角度传感器2进行运动分析,农具与拖拉机看成整体,具有相同的运动速度V。当拖拉机转向时,由于惯性和离心力的关系,农具会发生倾斜,如图5所示,其中,OF线为拖拉机转向时旋转轴;A点为农具转向时内侧与地面接触点;B点为角度传感器安装位置;θ为农具倾斜角度;vB为农具绕A点旋转速度;ωB为农具绕A点旋转角速度。定义角度传感器(B点)绕OF轴的旋转速度为VBOF;角度传感器(B点)的速度可分解为绕OF轴旋转速度VBOF和绕A点旋转速度vB,角度传感器与拖拉机一体,与拖拉机速度相同,故:V=VBOF+VB,
其中,VB=ωB*L’,所以VBOF=V-VB,
VBOF产生绕OF轴旋转的加速度为:aB=VBOF 2/R,
如图6所示,将aB分解为沿着农具方向的分量ay和垂直方向上的分量az,则:θ=arcsinaz/aB,其中,ay不产生对θ有影响的力矩,az可通过角度传感器直接读取计算。
上述获取偏差值和对应关系的预处理步骤可以在第一次使用前执行,以建立起偏差值和转向时的角速度的对应关系,后序使用时则直接调用该对应关系来匹配偏差值即可。应当理解,也可以由装备生产厂商通过试验获得偏差值、以及偏差值和角速度的对应关系,将这些数据预置在检测系统的存储器,这样则不再需要上述的预处理步骤。
本发明还提供了检测系统,用于检测农具转向时的倾角数据。一实施例的检测系统包括:安装在所述农具的、用于检测农具的倾角的角度传感器;安装在所述农具的卫星定位仪;分别与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器;以及存储有能够被所述微处理器执行的计算机可读程序的存储器;所述计算机可读程序被所述微处理器执行时,所述检测系统执行上述的检测方法。
可以采用的角度传感器包括但不限于MEMS传感器、陀螺仪。
可以使用上述检测系统的农具包括但不限于平地机、联合整地机。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容,并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种检测方法,用于检测农具转向时的倾角数据,其特征在于,包括以下步骤:
使用角度传感器检测农具的倾角数据;
使用卫星定位数据计算农具的行驶速度;
使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度;
获取所述角速度对应的偏差值;以及
使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,在所述的使用卫星定位数据计算农具的行驶速度的步骤中,卫星定位数据的更新频率为10-20赫兹。
3.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述角度传感器包括MEMS传感器和/或陀螺仪。
4.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述检测方法还包括:生成多个偏差值、及各偏差值与农具转向时的角速度的对应关系的预处理步骤。
5.根据权利要求4所述的检测方法,其特征在于,在所述的预处理步骤中,生成偏差值的方法包括以下子步骤:
通过公式θ=arcsinaz/aB生成农具的倾角θ的计算值;
从角度传感器读取农具的倾角θ的检测值;以及
比较农具的倾角θ的计算值和检测值,从而生成偏差值;
其中,arcsin为反正弦函数,aB为角度传感器绕拖拉机转向时旋转轴OF的加速度,az为aB沿着与农具垂直方向上的分量,az从角度传感器读取获得,aB=VBOF 2/R=(V-ωB*L’)2/R,R为转向轮的半径,ωB为农具绕其转向时内侧与地面的接触点A的旋转角速度,L’为角度传感器到农具端部的距离,V为农具的转向速度。
6.一种检测系统,用于检测农具转向时的倾角数据,其特征在于,所述检测系统包括:
安装在所述农具的、用于检测农具的倾角的角度传感器;
安装在所述农具的卫星定位仪;
分别与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器;以及
存储有能够被所述微处理器执行的计算机可读程序的存储器;
所述计算机可读程序被所述微处理器执行时,所述检测系统执行如权利要求1至5中任意一项所述的检测方法。
7.根据权利要求6所述的检测系统,其特征在于,所述角度传感器包括MEMS传感器和/或陀螺仪。
8.根据权利要求6所述的检测系统,其特征在于,所述农具包括平地机或联合整地机。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010172559.8A CN111412886B (zh) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | 一种检测方法及检测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010172559.8A CN111412886B (zh) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | 一种检测方法及检测系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111412886A true CN111412886A (zh) | 2020-07-14 |
CN111412886B CN111412886B (zh) | 2022-05-27 |
Family
ID=71491113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010172559.8A Active CN111412886B (zh) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | 一种检测方法及检测系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111412886B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114115060A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-01 | 湖南农业大学 | 一种拖拉机三点悬挂升降控制系统 |
CN114489031A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 上海联适导航技术股份有限公司 | 一种基于卫星平地整平作业过载控制系统及方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108334083A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-27 | 上海肆鑫信息科技中心 | 一种基于农具位置的自动驾驶系统 |
CN108803644A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-13 | 浙江大学宁波理工学院 | 悬挂式农具水平自动控制装置 |
CN109552160A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于自动调整车辆前照灯的倾斜角的方法和系统 |
CN110235543A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-09-17 | 黑龙江八一农垦大学 | 一种基于双天线gnss的农田平地机控制系统、平地机组和控制方法 |
-
2020
- 2020-03-12 CN CN202010172559.8A patent/CN111412886B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109552160A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于自动调整车辆前照灯的倾斜角的方法和系统 |
CN108334083A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-27 | 上海肆鑫信息科技中心 | 一种基于农具位置的自动驾驶系统 |
CN108803644A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-13 | 浙江大学宁波理工学院 | 悬挂式农具水平自动控制装置 |
CN110235543A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-09-17 | 黑龙江八一农垦大学 | 一种基于双天线gnss的农田平地机控制系统、平地机组和控制方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114115060A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-01 | 湖南农业大学 | 一种拖拉机三点悬挂升降控制系统 |
CN114489031A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 上海联适导航技术股份有限公司 | 一种基于卫星平地整平作业过载控制系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111412886B (zh) | 2022-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7477973B2 (en) | Vehicle gyro based steering assembly angle and angular rate sensor | |
KR102018450B1 (ko) | 단일 안테나에 기초한 gnss―ins 차량 자세 결정 방법 | |
Ahmed et al. | Accurate attitude estimation of a moving land vehicle using low-cost MEMS IMU sensors | |
US9222801B2 (en) | Apparatus and method for correcting error of gyro sensor in mobile robot | |
US20040044477A1 (en) | Method for correcting position error in navigation system | |
JPH10332415A (ja) | ナビゲーション装置 | |
CN111412886B (zh) | 一种检测方法及检测系统 | |
Anousaki et al. | A dead-reckoning scheme for skid-steered vehicles in outdoor environments | |
JPH0342679B2 (zh) | ||
CN105737853B (zh) | 一种机器人惯性导航系统的漂移校准方法 | |
CN107607113A (zh) | 一种两轴姿态倾角测量方法 | |
US9222237B1 (en) | Earthmoving machine comprising weighted state estimator | |
CN110073172A (zh) | 用于确定机动车的相对位置的方法、用于机动车的位置确定系统和机动车 | |
CN107943060A (zh) | 一种自动驾驶仪、沿着跟踪直线引导车辆的方法以及计算机可读介质 | |
JPH02501855A (ja) | 電子コンパスを備えた車両用のナビゲーシヨン方法 | |
US7058486B2 (en) | Method and device for determining the float angle of a motor vehicle | |
CN115727843A (zh) | 用于航位推算的轮速确定方法、装置及设备 | |
CN113291314B (zh) | 一种车辆航向信息的计算方法及系统 | |
JP2001510890A (ja) | 自律的移動ユニットの回転状態の検出のための方法及び自律的移動ユニット | |
JP2005250696A (ja) | 車両自律走行制御システム及び方法 | |
US10661830B1 (en) | Yaw orientation error detection | |
JP2002174531A (ja) | 移動方位算出装置、移動方位算出方法および移動方位算出プログラムを記録した記録媒体 | |
JP2671917B2 (ja) | 車両方位検出装置 | |
JP2843904B2 (ja) | 車両用慣性航法装置 | |
JP3681081B2 (ja) | 地磁気センサの補正装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |