CN113711767B - 一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法,包括：S1、根据收获机的行进速度和左右检测传感器的输出值，对玉米缺失行进行判断；S2、若出现缺失行情况进行缺失行引导计算，则获得电动方向盘第一目标转角；若没有出现缺失行情况，则通过左右传感器的输出值，获得第二目标转角，进而调整控方向盘方向；最后实现联合收获机的自动行引导。当不采用本发明方法时，车辆失控。采用本发明方法，设定Lp为2‑4株行距，当出现空株行时，收获机首先按照上一次的固定转向角度前行，当判断到空行发生则按照空行控制方法前进，成功避免了空行作业失效问题。

Description

一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法
技术领域
本发明涉及玉米自动收获技术领域，特别是涉及一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法。
背景技术
玉米是我国第三大粮食作物。对行玉米联合收获机收获效率高，应用广泛。但是，对行玉米联合收获机需要完成精确的对行作业。为此，多数学者与厂家采用在分禾器上安装接触式传感器的方式，实时判断玉米植株相对于分禾器的相对位置，进而判断收获机与玉米植株行的相对位置。但是，此种方式是通过玉米植株对检测传感器的不断触碰实现对植株相对位置的判断，当相邻的玉米植株距离较大，尤其是出现多株植株缺失的情况下，检测方法将失去作用，严重导致收获机偏离收获航线。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，以解决上述现有技术存在的问题，使降低成本，提高对行播种的准确率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，包括：
S1、根据收获机的行进速度和左右检测传感器的输出值，对玉米缺失行进行判断；
S2、若出现缺失行情况这进行缺失行引导计算，则获得电动方向盘第一目标转角；若没有出现缺失行情况，则通过左右传感器的输出值，获得第二目标转角，进而调整控方向盘方向；最后实现联合收获机的自动行引导。
可选的，所述S1中对缺失行的判断包括：
所述左右检测传感器，不显示输出值，则没有信号输出，存在缺失株；
所述左右检测传感器，显示输出值，则有信号输出，不存在缺失株。
可选的，所述缺失行判断的实现过程包括：
根据收获机的速度，通过积分器获取距离上一株的行进距离，接收左右检测传感器信号，获得新的距离上一株的行进距离，通过距离修正将所述新的距离上一株的行进距离进行初始化，返回积分器继续操作，否则就和设定的植株间隔距离通过比较器进行判断，当距离上一株的行进距离大于设定的植株间隔距离时，则判断此时出现了玉米植株缺失。
可选的，所述缺失株的判断的计算方法包括：
初始条件下Lv设置为0，系统启动后，获取距离上一株的行进距离Lv，用公式表示为：
Lv＝Lv+speed*Δt
其中，speed为收获机速度，Δt为缺失行判断的间隔周期，Lv为距离上一株的行进距离。
可选的，所述S2中缺失行引导方法包括：
通过陀螺仪输出信息的卡尔曼滤波获取车辆的实时航向信息。
可选的，所述获取车辆实时航向信息的过程包括：缺失行情况下的目标转向角度的获取过程，首先陀螺仪经过卡尔曼滤波获得无缺时实时航向姿态，其次采用最小二乘法对植物行线信息进行拟合，输出植株种植行线信息，最后采用闭环PID闭环控制方法，输出电动方向盘目标转角。
可选的，当出现植株缺失行情况时，电动方向盘能够继续工作。
本发明公开了以下技术效果：
本发明以雷沃4YZ-3H玉米联合收获机为对象，左右检测传感器采用NOVOTEC公司RFD4000电压型旋转传感器。采用人工测量绘制的玉米植株位置，存在玉米植株缺失现象，车辆以约3.4Km/h的速度作业。当不采用本发明方法时，车辆失控。采用本发明方法，设定Lp为2-4植株距离，当出现空株行时，收获机首先按照上一次的固定转向角度前行，当判断到空行发生则按照空行控制方法前进，成功避免了空行作业失效问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的整体方案的结构示意图；
图2为本发明实施例的缺失行逻辑判断示意图；
图3为本发明实施例的缺失行引导方法的结构示意图；
图4为本发明实施例的空行作业的拟合效果示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
如图1-4所示，本发明提供一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，包括：
S1、根据收获机的行进速度和左右检测传感器的输出值，对玉米缺失行进行判断；
S2、若出现缺失行情况这进行缺失行引导计算，则获得电动方向盘第一目标转角；若没有出现缺失行情况，则通过左右传感器的输出值，获得第二目标转角，进而调整控方向盘方向；最后实现联合收获机的自动行引导。
可选的，所述S1中对缺失行的判断包括：
所述左右检测传感器，不显示输出值，则没有信号输出，存在缺失株；
所述左右检测传感器，显示输出值，则有信号输出，不存在缺失株。
可选的，所述缺失行判断的实现过程包括：
根据收获机的速度，通过积分器获取距离上一株的行进距离，接收左右检测传感器信号，获得新的距离上一株的行进距离，通过距离修正将所述新的距离上一株的行进距离进行初始化，返回积分器继续操作，否则就和设定的植株间隔距离通过比较器进行判断，当距离上一株的行进距离大于设定的植株间隔距离时，则判断此时出现了玉米植株缺失。
可选的，所述缺失株的判断的计算方法包括：
初始条件下Lv设置为0，系统启动后，获取距离上一株的行进距离Lv，用公式表示为：
Lv=Lv+speed*Δt
其中，speed为收获机速度，Δt为缺失行判断的间隔周期，Lv为距离上一株的行进距离。
可选的，所述S2中缺失行引导方法包括：
通过陀螺仪输出信息的卡尔曼滤波获取车辆的实时航向信息。
可选的，所述获取车辆实时航向信息的过程包括：缺失行情况下的目标转向角度的获取过程，首先陀螺仪经过卡尔曼滤波获得无缺时实时航向姿态，其次采用最小二乘法对植物行线信息进行拟合，输出植株种植行线信息，最后采用闭环PID闭环控制方法，输出电动方向盘目标转角。
可选的，当出现植株缺失行情况时，电动方向盘能够继续工作。
缺失行判断：
当没有植物接触传感器时，就没有信号输出。因此，可以通过是否在一定距离Lp内检测到缺株现象。其中Lp应至少大于一个玉米种植间距。Lp的选择不宜过大，以减小偏置距离。不应等于一个玉米种植间距，以免因玉米种植不均或车速检测偏差而误判缺株，进而影响控制方法。根据试验结果，推荐的Lp为2-4株行距。当左或者右检测传感器有输出信号时，即收获机检测到了新的玉米植株，距离修正模块将Lv清零，否则Lv数值不变。比较器判断Lv与设定的间隔Lp的大小，当Lv大于设定值Lp时，则认为出现了玉米植株缺失。
为了让收割机在发生缺株时沿着种植行行驶，在靠近收割机质心的驾驶座下固定了一个陀螺仪。通过对陀螺仪输出信息的卡尔曼滤波获取车辆的实时航向信息。陀螺仪经过卡尔曼滤波获得无缺时实时航向姿态，采用最小二乘法对植物行线信息进行拟合，输出植株种植行线信息，最后采用闭环PID闭环控制方法，输出电动方向盘目标转角。
按照本发明的方法，以雷沃4YZ-3H玉米联合收获机为对象，左右检测传感器采用NOVOTEC公司RFD4000电压型旋转传感器。采用人工测量绘制的玉米植株位置，存在玉米植株缺失现象。车辆以约3.4Km/h的速度作业。当不采用本发明方法时，车辆失控。采用本发明方法，设定Lp为1.2m，当出现空株行时，收获机首先按照上一次的固定转向角度前行，当判断到空行发生则按照空行控制方法前进，成功避免了空行作业失效问题。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，其特征在于：步骤如下：
S1、根据收获机的行进速度和左右检测传感器的输出值，对玉米缺失行进行判断；
S2、若出现缺失行情况这进行缺失行引导计算，则获得电动方向盘第一目标转角；若没有出现缺失行情况，则通过左右传感器的输出值，获得第二目标转角，进而调整控方向盘方向；最后实现联合收获机的自动行引导；
所述S2中缺失行引导方法包括：
通过陀螺仪输出信息的卡尔曼滤波获取车辆的实时航向信息；
所述获取车辆实时航向信息的过程包括：缺失行情况下的目标转向角度的获取过程，首先陀螺仪经过卡尔曼滤波获得无缺时实时航向姿态，其次采用最小二乘法对植物行线信息进行拟合，输出植株种植行线信息，最后采用闭环PID闭环控制方法，输出电动方向盘目标转角。
2.根据权利要求1所述的基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，其特征在于：所述S1中对缺失行的判断包括：
所述左右检测传感器，不显示输出值，则没有信号输出，存在缺失株；
所述左右检测传感器，显示输出值，则有信号输出，不存在缺失株。
3.根据权利要求2所述的基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，其特征在于：所述缺失行判断的实现过程包括：
根据收获机的速度，通过积分器获取距离上一株的行进距离，接收左右检测传感器信号，获得新的距离上一株的行进距离，通过距离修正将所述新的距离上一株的行进距离进行初始化，返回积分器继续操作，否则就和设定的植株间隔距离通过比较器进行判断，当距离上一株的行进距离大于设定的植株间隔距离时，则判断此时出现了玉米植株缺失。
4.根据权利要求3所述的基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，其特征在于：所述缺失株的判断的计算方法包括：
初始条件下Lv设置为0，系统启动后，获取距离上一株的行进距离Lv，用公式表示为：
Lv＝Lv+speed*Δt
其中，speed为收获机速度，Δt为缺失行判断的间隔周期，Lv为距离上一株的行进距离。
5.根据权利要求1所述的基于缺失株情况的玉米联合收获机自动行引导方法，其特征在于：当出现植株缺失行情况时，电动方向盘能够继续工作。
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