WO2022077533A1 - 一种农机作业面积计算系统的控制方法 - Google Patents

一种农机作业面积计算系统的控制方法 Download PDF

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杨林
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Definitions

  • the invention relates to a control method of an agricultural machinery operation area calculation system, and belongs to the technical field of agricultural machinery operation area measurement.
  • the traditional method of measuring the working area of agricultural machinery mostly uses a tape measure, which is only suitable for a small rectangular working area.
  • surveying and mapping instruments such as compass, theodolite, and total station. All of these methods require a lot of manpower and time with the help of surveying and mapping instruments, and they are all static measurement methods, which cannot measure the working area of agricultural machinery in real time.
  • satellite positioning is used alone to measure the working area of agricultural machinery, there are the following problems: satellite positioning error, satellite signal loss or instability, overlapping operation parts or gaps, high-precision navigation and positioning, and centimeter-level precision positioning systems and devices are expensive.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to propose a high-precision control method of an agricultural machinery operation area calculation system in view of the deficiencies of the prior art.
  • the satellite positioning terminal, inertial navigation positioning terminal, binocular positioning terminal and mileage calculation terminal upload the collected data to the netty gateway through the JT808 protocol;
  • the satellite positioning processing module, the inertial navigation positioning processing module, the binocular positioning processing module and the mileage calculation processing module respectively obtain the operation area data through calculation, calculate the average value of the four operation area data, and obtain the final agricultural machinery operation area result. ;
  • the data processing method of the inertial navigation positioning processing module in step (5) is: by measuring the acceleration of the agricultural machinery in the inertial reference frame, integrating it with time, and transforming it into the navigation coordinate system, Obtain the speed, yaw angle and position information in the navigation coordinate system, so as to obtain the result of the agricultural machinery operation area.
  • the present invention calculates the agricultural machinery operating area through the combined calculation and mutual correction of four terminal technologies of Beidou positioning, inertial navigation positioning, binocular vision and electronic odometer of the original machine.
  • the difficulty and workload of manual calculation are reduced, and the calculation accuracy is also higher, and the accuracy reaches more than 97%.

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Abstract

一种农机作业面积计算系统的控制方法，属于农机作业面积测量技术领域。该农机作业面积计算系统的控制方法包括以下步骤：(1)将农机的车架号分别与对应的卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端进行绑定；(2)通过JT808协议将采集到的数据上传到netty网关；(3)netty网关上传数据到MQ消息服务器；(4)采用数据处理模块监听MQ消息服务器；(5)卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里程计算处理模块分别通过计算得到作业面积数据，计算四个作业面积数据的平均值，得出最终的农机作业面积结果；(6)将最终的农机作业面积结果的数据保存到数据库。

Description

一种农机作业面积计算系统的控制方法 技术领域
本发明涉及一种农机作业面积计算系统的控制方法，属于农机作业面积测量技术领域。
背景技术
传统的农机作业面积测量方法多采用皮尺，此方法只适用于小面积的矩形状作业区域。针对大面积、不规则形状作业面积的测量，则需要借助于罗盘仪、经纬仪、全站仪等测绘仪器。这些方法借助测绘仪器的方法均需要耗费大量的人力和时间，且均为静态测量方法，无法实时地对农机作业面积进行测量。
若单独采用卫星定位对农机作业面积进行测量，存在以下问题：卫星定位误差、卫星信号丢失或不稳定、作业部分重叠或存在间隙、高精度导航定位，厘米级精度的定位系统个装置价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种精确度高的农机作业面积计算系统的控制方法。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种农机作业面积计算系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)将农机的车架号分别与对应的卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端进行绑定；
(2)所述卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端通过JT808协议将采集到的数据上传到netty网关；
(3)netty网关上传数据到MQ消息服务器；
(4)采用数据处理模块监听MQ消息服务器，将MQ消息服务器采集的数据分别发送到对应的卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里 程计算处理模块；
(5)卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里程计算处理模块分别通过计算得到作业面积数据，计算四个作业面积数据的平均值，得出最终的农机作业面积结果；
(6)将最终的农机作业面积结果的数据保存到数据库。
上述技术方案的改进是：步骤(5)中卫星定位处理模块的数据处理步骤为：
A、首先建立坐标系，横坐标为经度，纵坐标为纬度；
B、用链表存储所有记录卫星定位数据；将记录下的所有的点进行排序，找出横向、纵向上的坐标的最大、最小值；
C、以均匀间隔设置的平行于横轴的水平直线平分坐标平面，将曲线边界近似看成由若干个线段微元构成的边界；从第一个点开始搜索，找出每一条边界线段微元与划分平面的哪一条水平直线相交，确定交点；
D、若相邻两个交点分别在两条相邻的水平直线上，则梯形微元可直接确定；
E、若相邻两个交点不在两条相邻的水平直线上，此时把相邻两个交点的连接线与相邻两个交点之间的水平直线相交的点作为记录点，根据交点及所有记录的边界点，确定所有的梯形微元；这样将整个作业面积分为若干个梯形微元；将所有梯形微元面积累加即可得到农机作业面积结果。
上述技术方案的改进是：步骤(5)中惯导定位处理模块的数据处理方法为：通过测量农机在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息，从而得出农机作业面积结果。
上述技术方案的改进是：步骤(5)双目定位处理模块的数据处理方法为：从两个或者多个点观察一个物体，获取在不同视角下的农机作业面积图像，根据农机作业面积图像之间像素的匹配关系，计算出像素之间的偏移来获取农机作业面积的三维信息，然后计算出物体与相机之间的实际距离，从而计算出农机作业面 积结果。
上述技术方案的改进是：步骤(5)里程计算处理模块的数据处理方法为：读取农机作业后里程表行驶里程数据，通过作业面积＝行驶里程×机器宽度，从而计算出农机作业面积结果。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：本发明通过北斗定位、惯导定位、双目视觉和原机的电子里程计四种终端技术联合计算、互相修正，计算农机作业面积，这样计算既不但减轻人工计算的难度和工作量同时计算精度也更高，精度达到97％以上。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例农机作业面积计算系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
实施例
本实施例的农机作业面积计算系统的控制方法在使用前先要进行系统的准备，操作员通过用户名和密码登录系统，如果密码错误重新输入用户名和密码。
本实施例的农机作业面积计算系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)将农机的车架号分别与对应的卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端进行绑定；绑定不成功重新输入农机的车架号重新绑定；
(2)所述卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端通过JT808协议将采集到的数据上传到netty网关；
(3)netty网关上传数据到MQ消息服务器；
(4)采用数据处理模块监听MQ消息服务器，将MQ消息服务器采集的数据分别发送到对应的卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里程计算处理模块；
(5)卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里程计算处理模块分别通过计算得到作业面积数据，计算四个作业面积数据的平均值，得出最终的农机作业面积结果；
(6)将最终的农机作业面积结果的数据保存到数据库。
本实施例的农机作业面积计算系统的控制方法的步骤(5)中卫星定位处理模块的数据处理步骤为：
A、首先建立坐标系，横坐标为经度，纵坐标为纬度；
B、用链表存储所有记录卫星定位数据；将记录下的所有的点进行排序，找出横向、纵向上的坐标的最大、最小值；
C、以均匀间隔设置的平行于横轴的水平直线平分坐标平面，将曲线边界近似看成由若干个线段微元构成的边界；从第一个点开始搜索，找出每一条边界线段微元与划分平面的哪一条水平直线相交，确定交点；
D、若相邻两个交点分别在两条相邻的水平直线上，则梯形微元可直接确定；
E、若相邻两个交点不在两条相邻的水平直线上，此时把相邻两个交点的连接线与相邻两个交点之间的水平直线相交的点作为记录点，根据交点及所有记录的边界点，确定所有的梯形微元；这样将整个作业面积分为若干个梯形微元；将所有梯形微元面积累加即可得到农机作业面积结果。公式如下：
Figure PCTCN2020121920-appb-000001
其中：S是以经纬度表示的面积，n是划分的水平线数，k和l是每一条水平线和边界线段微元的交点数，如果k和l是大于1的奇数，则此条水平线忽略掉，用它的上一条和下一条水平线直接作梯形，N代表水平线和边界线段微元的交点，di是两条水平线间的距离。
本实施例的农机作业面积计算系统的控制方法的步骤(5)中惯导定位处理模块的数据处理方法为：通过测量农机在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息，从而得出农机作业面积结果。
本实施例的农机作业面积计算系统的控制方法的步骤(5)双目定位处理模块的数据处理方法为：从两个或者多个点观察一个物体，获取在不同视角下的农机作业面积图像，根据农机作业面积图像之间像素的匹配关系，计算出像素之间的偏移来获取农机作业面积的三维信息，然后计算出物体与相机之间的实际距离，从而计算出农机作业面积结果。
本实施例的农机作业面积计算系统的控制方法的步骤(5)里程计算处理模块的数据处理方法为：读取农机作业后里程表行驶里程数据，通过作业面积＝行驶里程×机器宽度，从而计算出农机作业面积结果。
本发明通过北斗定位、惯导定位、双目视觉和原机的电子里程计四种终端技术联合计算、互相修正，采用大数据、云计算的AI人工智能计算农机作业面积，这样计算既不但减轻人工计算的难度和工作量同时计算精度也更高，精度达到97％以上。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

  1. 一种农机作业面积计算系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
    (1)将农机的车架号分别与对应的卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端进行绑定；
    (2)所述卫星定位终端、惯导定位终端、双目定位终端和里程计算终端通过JT808协议将采集到的数据上传到netty网关；
    (3)netty网关上传数据到MQ消息服务器；
    (4)采用数据处理模块监听MQ消息服务器，将MQ消息服务器采集的数据分别发送到对应的卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里程计算处理模块；
    (5)卫星定位处理模块、惯导定位处理模块、双目定位处理模块和里程计算处理模块分别通过计算得到作业面积数据，计算四个作业面积数据的平均值，得出最终的农机作业面积结果；
    (6)将最终的农机作业面积结果的数据保存到数据库。
  2. 根据权利要求1所述的农机作业面积计算系统的控制方法，其特征在于：步骤(5)中卫星定位处理模块的数据处理步骤为：
    A、首先建立坐标系，横坐标为经度，纵坐标为纬度；
    B、用链表存储所有记录卫星定位数据；将记录下的所有的点进行排序，找出横向、纵向上的坐标的最大、最小值；
    C、以均匀间隔设置的平行于横轴的水平直线平分坐标平面，将曲线边界近似看成由若干个线段微元构成的边界；从第一个点开始搜索，找出每一条边界线段微元与划分平面的哪一条水平直线相交，确定交点；
    D、若相邻两个交点分别在两条相邻的水平直线上，则梯形微元可直接确定；
    E、若相邻两个交点不在两条相邻的水平直线上，此时把相邻两个交点的连接线与相邻两个交点之间的水平直线相交的点作为记录点，根据交点及所有记录 的边界点，确定所有的梯形微元；这样将整个作业面积分为若干个梯形微元；将所有梯形微元面积累加即可得到农机作业面积结果。
  3. 根据权利要求2所述的农机作业面积计算系统的控制方法，其特征在于：步骤(5)中惯导定位处理模块的数据处理方法为：通过测量农机在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息，从而得出农机作业面积结果。
  4. 根据权利要求3所述的农机作业面积计算系统的控制方法，其特征在于：步骤(5)双目定位处理模块的数据处理方法为：从两个或者多个点观察一个物体，获取在不同视角下的农机作业面积图像，根据农机作业面积图像之间像素的匹配关系，计算出像素之间的偏移来获取农机作业面积的三维信息，然后计算出物体与相机之间的实际距离，从而计算出农机作业面积结果。
  5. 根据权利要求4所述的农机作业面积计算系统的控制方法，其特征在于：步骤(5)里程计算处理模块的数据处理方法为：读取农机作业后里程表行驶里程数据，通过作业面积＝行驶里程×机器宽度，从而计算出农机作业面积结果。
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