自动导航方法、控制装置及导航系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种自动导航方法、自动驾驶系统及控制装置。该方法包括如下步骤：获得地块的边界；设置拖拉机的行驶轨迹及该行驶轨迹在所述边界内侧直线上的转弯位置；获得拖拉机的实时位置及实时姿态，根据该实时位置及姿态控制所述拖拉机在所述转弯位置转弯及在所述边界围成的区域内按照所述行驶轨迹进行农业作业。该方法能全过程实现自动驾驶。

Automatic navigation method, control device and navigation system

The invention discloses an automatic navigation method, an automatic driving system and a control device. The method comprises the following steps: obtaining the block boundaries; and the setting of the tractor running track running track in the inner side of the boundary line of the turning position; real-time location and real-time attitude of the tractor, according to the real-time position and attitude control of the tractor in the corner and turn around the boundary in the region according to the running track of agricultural operations. This method can realize automatic driving in the whole process.

【技术实现步骤摘要】
自动导航方法、控制装置及导航系统
本专利技术涉及精准农业
，尤其涉及用于控制农业机械的自动导航方法、控制装置及自动导航系统。
技术介绍
目前，在国内农业的作业工序中，土地播种之前多采用拖拉机带旋耕机或圆盘耙对土壤进行疏松平整作业，本方案中统称耙地，作业方式有两种第一种方式：拖拉机手根据土地疏松平整的情况在田块内随意行走，哪里平整度、疏松度差或者还没有耙就往那开，没有固定的行驶轨迹，这种方式的缺点在于：1)拖拉机手会因为长时间驾驶拖拉机产生疲劳；2)拖拉机手随意在地里行驶，目视范围有限，可能出现耙地效果一致性差或者漏耙的问题。第二种方式：该种方式为当前拖拉机辅助驾驶常用的方法，如图1所示，包括如下步骤：在显示器上设置AB线(通过起点和终点设定一条直线)，软件会根据拖拉机1和农具宽度自动标记出若干条与AB线平行的直线，为叙述方便，将这些直线统称为AB线。拖拉机在卫星导航设备的导航下，从起点A沿着直线行驶至终点B，在终点B，拖拉机手必须驾驶拖拉机在地头2转弯使其转到相邻的直线上继续行驶，行驶至终点后，再驾驶拖拉机转向到相邻的直线继续行驶，如此按照上述行驶轨迹耙完该轨迹对应的地块后，再采用拖拉机单独对地头2耙地。此种方式解决了拖拉机手疲劳驾驶、重耙和漏耙的问题但由于在地头2需要拖拉机手操作拖拉机1转弯以及需要使用拖拉机单独对地头耙地，不能实现全过程的自动驾驶；再者，采用上述方式，土壤的搅拌仅在行的交接处，交叉混合效果不好，不利于土壤中肥料的均匀分布。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有的农业作业不能实现全过程的自动驾驶的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种自动导航方法，该方法包括如下步骤：获得地块的边界；设置拖拉机的行驶轨迹及该行驶轨迹在所述边界内侧直线上的转弯位置；获得拖拉机的实时位置及实时姿态，根据该实时位置及姿态控制所述拖拉机在所述转弯位置转弯及在所述边界围成的区域内按照所述行驶轨迹进行农业作业。在进一步方案中，所述方法还包括控制所述拖拉机对所述边界进行农业作业。在进一步方案中，所述行驶轨迹包括AB线，所述转弯位置根据边界内侧直线上的点的位置、农具宽度、第一条AB线的方向确定。在进一步方案中，所述行驶轨迹是直线ab、a+线、同心圆和自由曲线中的一种；或者，所述行驶轨迹中，拖拉机驶入边界和驶出边界的两条AB线相交呈X状；或者，驶入边界的AB线和驶出边界的AB线平行；或者，驶入边界的AB线和驶出边界的AB线是角的两边。在进一步方案中，所述方法还包括：在拖拉机异常或者农业作业完成的情况下，控制拖拉机在所述边界巡航。在进一步方案中，所述方法还包括：根据农具宽度和边界的坐标获得农具的提升点和降落点，在拖拉机驶向所述边界且到达所述提升点时，提升所述农具；在拖拉机驶离所述边界且到达所述降落点时，放下所述农具。在进一步方案中，所述边界通过拖拉机绕地块一周形成、或者通过事先导入或者输入而生成。本专利技术还公开一种控制装置，该装置包括接收模块、存储器、处理器和输出模块。所述存储器内存储有地块的边界、行驶轨迹及该行驶轨迹在所述边界的内侧直线上的转弯位置。所述接收模块接收拖拉机的当前位置和姿态，传输当前位置及姿态给所述处理器。所述处理器根据所述实时位置和姿态产生控制指令。所述输出模块输出控制指令给拖拉机的转向装置使得该转向装置控制所述拖拉机在所述转弯位置转弯及在所述边界围成的区域内按照所述行驶轨迹行驶。在进一步方案中，所述处理器还根据当前位置及行驶轨迹的终点判断是否完成所述边界围成的区域内的作业，如果是，产生控制指令以控制所述拖拉机对所述边界进行农业作业。在进一步方案中，所述行驶轨迹是直线ab、a+线、同心圆或者自由曲线；或者，所述行驶轨迹中，拖拉机驶入地头和驶出地头的两条AB线相交呈X状；或者，驶入地头的AB线和驶入地头的AB线平行；或者，驶入地头的AB线和驶出地头的AB线是角的两边。在进一步方案中，所述处理器根据拖拉机的当前位置及所述行驶轨迹的终点判断农业作业是否完成，如果完成，产生第一巡航指令；所述输出模块输出第一巡航指令给拖拉机以使得所述拖拉机在所述边界巡航；或者，所述处理器根据当前位置和/或姿态判断拖拉机是否故障，如果有故障，产生第二巡航指令；所述输出模块输出该第二巡航指令给拖拉机的转向装置以使得拖拉机在所述边界巡航。本专利技术公开一种自动导航系统，该系统包括获得拖拉机当前位置及姿态的获取装置和车载设备，所述获取装置获得拖拉机的当前位置及姿态。所述车载设备包括签署任何一种控制装置。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过设置地块的边界、行驶轨迹及行驶轨迹在边界内侧直线上的转弯位置，在获得拖拉机的实时位置及姿态后，根据该实时位置及姿态控制所述拖拉机在转弯位置转弯以使得拖拉机在边界围成的区域内按照所述行驶轨迹进行农业作业。上述与现有技术相比，在转弯位置不再需要拖拉机手驾驶拖拉机转弯，是自动转弯；再加之，拖拉机能按照所述轨迹完成农业作业，所以，整个农业作业过程是全自动驾驶。附图说明图1是现有精准农业中农业作业方法的示意图；图2是本专利技术自动导航方法的第一实施方式的示意图；图3是本专利技术自动导航方法的第二实施方式的示意图；图4是本专利技术自动导航方法的第三实施方式的示意图；图5是本专利技术自动导航方法的第四实施方式的示意图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。在精准农业领域，实现耙地方法的设备通常包括基准站、移动站、显示器、角度传感器、控制器和转向装置等。基准站接收卫星信号，并根据卫星信号得到差分数据。移动站通常包括移动站接收机和安装于拖拉机顶部的天线。移动站接收机包括OEM板卡。如果OEM板卡不包括惯性导航(INS)模块，可以在拖拉机顶部设置双天线来获得拖拉机的当前位置及姿态，如果获得可以采用现有技术，在此不再赘述。如果OEM板卡包括惯性导航(INS)模块，该板卡是具有GNSS/INS组合导航系统的板卡，通过该系统获得拖拉机的当前位置及姿态。GNSS/INS组合导航系统如何获得拖拉机的当前位置和姿态可以采用现有技术，在此不再赘述。显示器用于显示系统的状态以及与用户界面。角度传感器实时感应拖拉机转向轮的转向角度。控制器综合卫星信号、车辆姿态信号和角度传感器信号输出控制信号。控制器和显示器可以集成在一起，做成平板电脑。所述转向装置是液压阀或者方向盘系统，用于接收控制信号而改变拖拉机行驶方向。请参阅图2，本专利技术自动驾驶方法可以是施肥、播种、起垄，该方法包括如下步骤：步骤1：获得地块的边界3。在该步骤中，在拖拉机顶部安装天线，随后，驾驶拖拉机1绕地块一周就可以形成所述边界3。边界3的内侧直线31围成的区域是主要的作业区域4。边界3所在的区域通常是地头。在拖拉机行驶过程中，移动站接收机能实时得到天线的位置，根据天线与拖拉机侧边(相当于边界3的内侧直线31)之间的距离就可以获得该内侧直线上各点的坐标。边界3还可以通过在农业作业之前，通过显示器输入，或者，预先将地块的图纸存储于控制器，在农业作业时，在软件界面点击导入地块的图形文件而得到所述边界3。步骤2：设置拖拉机的行驶轨迹及行驶轨迹在内侧直线上的各个转弯位置。在该步骤中，可以在显示器里输入农具宽度、第一条AB线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
自动导航方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：获得地块的边界；设置拖拉机的行驶轨迹及该行驶轨迹在所述边界内侧直线上的转弯位置；获得拖拉机的实时位置及实时姿态，根据该实时位置及姿态控制所述拖拉机在所述转弯位置转弯及在所述边界围成的区域内按照所述行驶轨迹进行农业作业。

【技术特征摘要】
1.自动导航方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：获得地块的边界；设置拖拉机的行驶轨迹及该行驶轨迹在所述边界内侧直线上的转弯位置；获得拖拉机的实时位置及实时姿态，根据该实时位置及姿态控制所述拖拉机在所述转弯位置转弯及在所述边界围成的区域内按照所述行驶轨迹进行农业作业。2.根据权利要求1所述的自动导航方法，其特征在于：所述方法还包括控制所述拖拉机对所述边界进行农业作业。3.根据权利要求1或2所述的自动导航方法，其特征在于：所述行驶轨迹包括AB线，所述转弯位置根据边界内侧直线上的点的位置、农具宽度、第一条AB线的方向确定。4.根据权利要求1或2所述的自动导航方法，其特征在于：所述行驶轨迹是直线ab、a+线、同心圆和自由曲线中的一种；或者，所述行驶轨迹中，拖拉机驶入边界和驶出边界的两条AB线相交呈X状；或者，驶入边界的AB线和驶出边界的AB线平行；或者，驶入边界的AB线和驶出边界的AB线是角的两边。5.根据权利要求1或2所述的自动导航方法，其特征在于：所述方法还包括：在拖拉机异常或者农业作业完成的情况下，控制拖拉机在所述边界巡航。6.根据权利要求1或2所述的自动导航方法，其特征在于：所述方法还包括：根据农具宽度和边界的坐标获得农具的提升点和降落点，在拖拉机驶向所述边界且到达所述提升点时，提升所述农具；在拖拉机驶离所述边界且到达所述降落点时，放下所述农具。7.根据权利要求1或2所述的自动导航方法，其特征在于：所述边界通过拖拉机绕地块一周形成、或者通过事先导入或者输入而生成。8.控制装置，其特征在于：该装置包括接收模块、存储器、处理器和输出模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬冬，
申请(专利权)人：上海司南卫星导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31