CN112068562A - 一种玉米对行收获控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对行控制领域,特别涉及一种玉米对行收获控制方法及系统，包括：步骤1、实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；步骤2、判断所述对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；步骤3、若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据所述上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；步骤4、根据调整角度控制车辆继续前进，通过上述方法可以节省人工劳动力，同时还能有效的避免当遇到植株缺失时产生的车辆偏离预设轨道的问题。
Description
技术领域
本发明涉及对行控制领域，尤其涉及一种玉米对行收获控制方法及系统。
背景技术
中国是农业大国，为适应我国广大中原地区玉米小麦规模化种植的趋势，农业机械大型化的发展离不开智能化技术。一方面，传统的玉米收获机进行玉米收获时，需要驾驶员手动对行作业，收获速度慢。在手动对行驾驶过程中，依赖于驾驶员的经验和操作水平，驾驶员容易产生疲劳，对收获质量、效率均有较大影响；另一方面，由于玉米播种漏播或者出苗失败等原因，会导致玉米植株行偶发性出现一段距离的空株现象。现有的玉米对行收获控制技术中，当遇到玉米植株行缺失时，会因为长时间触碰不到玉米植株而无法有效发挥对行收获作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种玉米对行收获控制方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种玉米对行收获控制方法，包括：
步骤1、实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；
步骤2、判断所述对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；
步骤3、若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据所述上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；
步骤4、根据调整角度控制车辆继续前进。
本发明的有益效果是：通过车身姿态信息及玉米对行信息的配合使用可以有效保证在植株缺失的情况下车辆仍然可以沿当前玉米生长行行驶，不会发生车辆偏离等状况，另外通过对车辆前进角度的控制可以减少大量的人为操作，节省劳动力。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤1之前还包括：
步骤0、车辆启动后，自动检测车辆仪表显示是否存在故障，若检测结果为存在故障，则，发出预警并进行故障排除，重复步骤0，直至检测结果为不存在故障，执行步骤1。
采用上述进一步方案的有益效果是，预先进行故障排除可以避免在行进过程中因显示不当而造成的问题。
进一步，所述车身姿态信息包括：偏航角。
进一步，步骤2具体为：
判断左右两侧的对行信息的信号同时消失的时长是否超过预设时长。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过两侧信号同时消失的时长进行判断可以避免因单侧判断，判断依据不全而导致的误判情况。
进一步，步骤3还包括：
步骤301、若判断结果为否，则，车辆继续沿当前方向前进。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种玉米对行收获控制系统，包括：
获取模块、用于实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；
判断模块、用于判断所述对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；
调整模块、用于若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据所述上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；
前进模块、用于根据调整角度控制车辆继续前进。
本发明的有益效果是：通过车身姿态信息及玉米对行信息的配合使用可以有效保证在植株缺失的情况下车辆仍然可以在正确的道路上行驶，不会发生车辆偏离等状况，另外通过对车辆前进角度的控制可以减少大量的人为操作，节省劳动力。
进一步，还包括：
检测模块、用于车辆启动后，自动检测车辆仪表显示是否存在故障，若检测结果为存在故障，则，发出预警并进行故障排除，重复检测模块，直至检测结果为不存在故障，执行获取模块。
采用上述进一步方案的有益效果是，预先进行故障排除可以避免在行进过程中因显示不当而造成的问题。
进一步，所述车身姿态信息包括：偏航角。
进一步，判断模块具体用于：
判断左右两侧的对行信息的信号同时消失的时长是否超过预设时长。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过两侧信号同时消失的时长进行判断可以避免因单侧判断，判断依据不全而导致的误判情况。
进一步，调整模块还用于若判断结果为否，则，车辆继续沿当前方向前进。
附图说明
图1为本发明一种玉米对行收获控制方法实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种玉米对行收获控制系统其他实施例提供的结构示意图；
图3为本发明一种玉米对行收获控制方法实施例提供的整体流程示意图；
图4为本发明一种玉米对行收获控制方法实施例提供的车速异常保护流程示意图；
图5为本发明一种玉米对行收获控制方法实施例提供的手动干预避障流程示意图；
图6为本发明一种玉米对行收获控制系统其他实施例提供的整体结构示意图；
图7为本发明一种玉米对行收获控制系统其他实施例提供的整体结构连接示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100、对行控制单元，200、转向机构单元，300、速度检测单元，400、转向检测单元，500、压力检测单元，600、控制开关，700、急停开关，800、仪表，900、对行检测单元，1000、姿态检测单元，000、获取模块，110、判断模块，120、调整模块，210、前进模块，检测模块、810。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种玉米对行收获控制方法实施例提供的流程示意图，包括：
步骤1、实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；
步骤2、判断对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；
步骤3、若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；
步骤4、根据调整角度控制车辆继续前进。
在一些可能的实施方式中，通过车身姿态信息及玉米对行信息的配合使用可以有效保证在植株缺失的情况下车辆仍然可以沿当前玉米生长行行驶，不会发生车辆偏离等状况，另外通过对车辆前进角度的控制可以减少大量的人为操作，节省劳动力。
需要说明的是，如图3所示，对行作业收获时可以参考如下示例：车辆启动，系统进行自检，当自检过程中仪表800显示故障或报警时，通知工作人员进行故障排除，故障排除后系统重新进行自检，当自检结果为正常时，进行车身姿态信息的采集以及对玉米行信息的采集，需要说明的是，偏航角的计算公式如下：ψ＝ψ′+ωz×Δt，其中，式中：ψ：当前时刻的偏航角；ψ'：上一时刻的偏航角；ωz：陀螺仪Z轴输出的角速度；Δt：时间，实时判断对行信息的信号消失时长是否超过预设时长，预设时长可以为1s，若并未超过预设时长或信号并没有消失的情况则继续沿当前方向前进，若超过预设时长则需要获取上一时刻的车身姿态信息，并根据上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度，需要注意的是，当左右两侧的对行检测装置检测到的角度差值大于预设值时，进行速度补偿，若角度差值不大于预设值则说明当前行驶方向并未出现偏离，可以继续前行，并继续对对行信息的信号进行实时判断，调整角度即：目标姿态角，具体参考如下PID控制公式：
其中，Δeψ：目标偏航角与实际偏航角的差值，k：代表当前时刻，k1：前一时刻，KP：比例增益，KI:积分增益，KD：微分增益，车辆根据目标姿态角传输至转向机构单元200，转向机构单元200调整前进方向，继续前进，重复对玉米行信息的采集，另外，在该过程中还可以加入安全防护功能，如防止车速异常导致对行收获效果不佳的车速异常保护功能，以及手动干预避障的保护功能，车速异常保护的具体操作方法可参考实施例1，手动干预避障的具体操作方法可参考实施例2。
优选地，在上述任意实施例中，步骤1之前还包括：
步骤0、车辆启动后，自动检测车辆仪表800显示是否存在故障，若检测结果为存在故障，则，发出预警并进行故障排除，重复步骤0，直至检测结果为不存在故障，执行步骤1。
在一些可能的实施方式中，预先进行故障排除可以避免在行进过程中因显示不当而造成的问题。
优选地，在上述任意实施例中，所述车身姿态信息包括：偏航角。
优选地，在上述任意实施例中，步骤2具体为：
判断左右两侧的对行信息的信号同时消失的时长是否超过预设时长。
在一些可能的实施方式中，通过两侧信号同时消失的时长进行判断可以避免因单侧判断，判断依据不全而导致的误判情况。
需要说明的是，预设时长可以为1s。
优选地，在上述任意实施例中，步骤3还包括：
步骤301、若判断结果为否，则，车辆继续沿当前方向前进。
图2为本发明一种玉米对行收获控制系统其他实施例提供的结构示意图，包括：
获取模块000、用于实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；
判断模块110、用于判断对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；
调整模块120、用于若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据所述上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；
前进模块210、用于根据调整角度控制车辆继续前进。
在一些可能的实施方式中，通过车身姿态信息及玉米对行信息的配合使用可以有效保证在植株缺失的情况下车辆仍然可以在正确的道路上行驶，不会发生车辆偏离等状况，另外通过对车辆前进角度的控制可以减少大量的人为操作，节省劳动力。
需要说明的是，如图2，图6以及图7所示，对行检测单元900及姿态检测单元1000中包含有获取模块000，对行控制单元100中包含有判断模块110及调整模块120，转向机构单元200中包含有前进模块210，该系统中还可以包括：速度检测单元300，转向检测单元400，压力检测单元500，控制开关600，急停开关700,以及仪表800，仪表800中包含检测模块810，急停开关700用于车辆运行中出现紧急情况时，驾驶员立即按下急停开关700，关闭对行系统，对行检测单元900用于检测玉米植株生长行的方向，输出对行信息给对行控制单元100，姿态检测单元1000用于检测车身姿态信息即：偏航角，避免对行检测单元900因玉米植株突然缺失导致自动对行驾驶偏离当前玉米植株行的问题发生，转向检测单元400用于检测玉米收获机的实时转向或偏转的角度，便于进行对行轨迹控制；压力检测单元500用于检测玉米收获机的转向压力，对行控制单元100通过压力的变化决定对行系统关闭或正常运行；车速检测单元用于检测玉米收获机的实时行驶速度，控制单元判定车速是否在设定阈值范围内，决定对行系统关闭/正常运行；转向机构用于对行过程中玉米收获机的转向控制，可以通过液压元件，如电比例阀、液压油缸或电动方向盘等进行玉米收获机转向的动作控制；对行控制单元100综合比较各检测单元采集的检测信息，实现自动对行驾驶的路径规划、控制算法与逻辑的运算，其中，对行控制单元100采用的型号可以为：AGCS-I，对行检测单元900采用的型号可以为：DJ2203，姿态检测单元1000采用的型号可以为：NCAS30，转向检测单元400采用的型号可以为：DIS22，压力检测单元500采用的型号可以为：PX190，速度检测单元300采用的型号可以为：SD3034，转向机构单元200采用的型号可以为：VSCN01。
优选地，在上述任意实施例中，还包括：
检测模块810、用于车辆启动后，自动检测车辆仪表800显示是否存在故障，若检测结果为存在故障，则，发出预警并进行故障排除，重复检测模块810，直至检测结果为不存在故障，执行获取模块000。
在一些可能的实施方式中，预先进行故障排除可以避免在行进过程中因显示不当而造成的问题。
优选地，在上述任意实施例中，车身姿态信息包括：偏航角。
优选地，在上述任意实施例中，判断模块110具体用于：
判断左右两侧的对行信息的信号同时消失的时长是否超过预设时长。
在一些可能的实施方式中，通过两侧信号同时消失的时长进行判断可以避免因单侧判断，判断依据不全而导致的误判情况。
优选地，在上述任意实施例中，调整模块120还用于若判断结果为否，则，车辆继续沿当前方向前进。
实施例1，如图4所示，车辆启动，进行速度信号采集，当设定车速大于实时行车速度时，仪表800进行报警提示，不再进行自动对行操作，若设定车速小于实时行车速度则停止对控制转向检测单元400的信号输出，当实际车速等于设定车速时，自动对行正常运行，图中，v代表设定车速，v0、v1代表实时行车速度。
实施例2，如图5所示，车辆启动，进行压力检测，当设定压力大于当前检测到的压力与压力变化量之和时，正常操作，当设定压力不小于当前检测到的压力与压力变化量之和时，进行转向压力的判断，若转向压力超出设定值的时间大于等于预先设定的转向压力超出的时间时，自动对行操作关闭，若转向压力超出设定值的时间小于预先设定的转向压力超出的时间时，正常操作，图中，P设定压力，P0代表传感器检测的压力、ΔP代表压力变化量；T0代表设定转向压力超出设定值的时间、T代表系统计算出转向压力超出设定值的时间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)
1.一种玉米对行收获控制方法，其特征在于，包括：
步骤1、实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；
步骤2、判断所述对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；
步骤3、若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据所述上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；
步骤4、根据调整角度控制车辆继续前进。
2.根据权利要求1所述的一种玉米对行收获控制方法，其特征在于，步骤1之前还包括：
步骤0、车辆启动后，自动检测车辆仪表显示是否存在故障，若检测结果为存在故障，则，发出预警并进行故障排除，重复步骤0，直至检测结果为不存在故障，执行步骤1。
3.根据权利要求1所述的一种玉米对行收获控制方法，其特征在于，所述车身姿态信息包括：偏航角。
4.根据权利要求1所述的一种玉米对行收获控制方法，其特征在于，步骤2具体为：
判断左右两侧的对行信息的信号同时消失的时长是否超过预设时长。
5.根据权利要求1所述的一种玉米对行收获控制方法，其特征在于，步骤3还包括：
步骤301、若判断结果为否，则，车辆继续沿当前方向前进。
6.一种玉米对行收获控制系统，其特征在于，包括：
获取模块、用于实时获取车身姿态信息及玉米对行信息；
判断模块、用于判断所述对行信息的信号消失时长是否超过预设时长；
调整模块、用于若判断结果为是，则，调取上一时刻的车身姿态信息，并根据所述上一时刻的车身姿态信息计算并调整车身角度；
前进模块、用于根据调整角度控制车辆继续前进。
7.根据权利要求6所述的一种玉米对行收获控制系统，其特征在于，还包括：
检测模块、用于车辆启动后，自动检测车辆仪表显示是否存在故障，若检测结果为存在故障，则，发出预警并进行故障排除，重复检测模块，直至检测结果为不存在故障，执行获取模块。
8.根据权利要求6所述的一种玉米对行收获控制系统，其特征在于，所述车身姿态信息包括：偏航角。
9.根据权利要求6所述的一种玉米对行收获控制系统，其特征在于，判断模块具体用于：
判断左右两侧的对行信息的信号同时消失的时长是否超过预设时长。
10.根据权利要求6所述的一种玉米对行收获控制系统，其特征在于，调整模块还,用于若判断结果为否，则，车辆继续沿当前方向前进。
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