一种高精度的作业实时计亩方法技术

本发明专利技术提供一种高精度的作业实时计亩方法，具体为利用卫星导航定位模块和移动通信网络模块对农机的实时经纬度进行获取，并将获取的经纬度信息传递给服务器。服务器先将所有经纬度信息的点通过高斯投影的方式转换为平面直角坐标；再创建位图；然后，服务器计算位图中所有被覆盖的点的数量；最后，服务器根据被覆盖点的数量计算面积。该计亩方法的计亩精度较高，适用范围较广，可以提高农机实时计亩完成面积的准确度并且能够实时跟踪农机的行走路径，进一步提高农机的路径传输的经纬度信息的精确度，进而保证实时计亩面积。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的作业实时计亩方法
本专利技术属于农机智能机械化
，具体涉及一种高精度的作业实时计亩方法。
技术介绍
目前，传统的农田作业实时计亩方法是比较简单的距离乘以作业幅宽的计算方法，该方法实现较为简单，但是在出现有重复的情况下无法剔除重复作业，例如农机的某些农具会在同一块地来回作业多趟，这种情况在传统的计亩方法中无法排除，导致计亩的精度较低。而且，由于计亩的精度较低，因而传统的计亩方法无法帮助农民判断自己的作业进度和作业量，也无法为政府对于农业上的作业补助提供依据，适用范围较小。
技术实现思路
本专利技术针对上述缺陷，提供一种可以提高农机实时计亩完成面积的准确度并且能够实时跟踪农机的行走路径，进一步提高农机的路径传输的经纬度信息的精确度，进而保证实时计亩面积的精确度的高精度作业实时计亩方法。本专利技术提供如下技术方案：一种高精度的作业实时计亩方法，包括以下步骤：S1：通过农机的卫星导航定位模块，对所述农机的实时经纬度信息进行获取，并将获取的所述实时经纬度信息传递给所述农机的移动通信网络模块；S2：所述移动通信网络模块将接受到所述实时经纬度信息通过移动互联网传递给服务器；S3：所述服务器将所有所述实时经纬度信息的点(l,B)通过高斯投影的方式转换为平面直角坐标(c,d)，并构建牛顿欧拉动态农机运动模型，跟踪农机的实时运动状态，发送给所述服务器；S4：所述服务器根据所述实时行走轨迹实时调整所述农机的行走路线沿着期望航向路线行走，所述服务器先计算转换后的所有所述点(c,d)中的最大c值cmax，最小c值cmin，最大d值dmax和最小d值dmin，并创建位图；S5：当相邻的点之间的距离<50米时，则在所述位图上绘制一条线段，线段的宽度为plough×scal，设置所述线段的起点P1和所述线段的终点为两个相邻的点P2，计算所有所述点(c,d)与所述起点P1和所述P2的连接距离；当相邻点之间的距离≥50米时，则无需绘制所述线段；S6：所述服务器计算所述位图中所有被覆盖的所述点(c,d)的数量，解析所述位图数据区域数组中所有值为1的数据的个数A；S7：所述服务器根据被覆盖的所述点(c,d)中所述位图数据区域数组中所有值为1的数据的个数A计算面积S，完成高精度的作业实时计亩。进一步地，所述S3步骤中利用的高斯投影的公式为：其中，所述t＝tanB，所述η2＝e′2cos2B，所述ρ″＝206265。进一步地，所述S4步骤创建的位图的宽度为W＝(cmax-cmin+2×plough)×scal，位图的高度为H＝(dmax-dmin+2×plough)×scal；其中，所述plough为所述农机的作业幅宽，所述scal是所述位图缩放的系数。进一步地，所述点(c,d)与所述起点P1的连接距离计算公式如下：P′1.c＝(P1.c-cmin+plough)×scal，P′1.d＝(P1.d-dmin+plough)×scal；其中，所述P′1.c为所述点(c,d)与所述起点P1的横向连接距离，所述P′1.d为所述点(c,d)与所述起点P1的纵向连接距离；所述点(c,d)与所述P2的连接距离计算公式如下：P′2.c＝(P2.c-cmin+plough)×scal，P′2.d＝(P2.d-dmin+plough)×scal；其中，所述P′2.c为所述点(c,d)与所述起点P2的横向连接距离，所述P′2.d为所述点(c,d)与所述起点P2的纵向连接距离。进一步地，所述S7步骤中面积S的计算公式为：其中，所述scal是所述位图缩放的系数。进一步地，所述S2步骤中所述移动通信网络模块以0.5Hz的频率将所述卫星导航定位模块采集的所述农机的实时经纬度信息上报给所述服务器。进一步地，所述S3步骤中构建牛顿欧拉动态农机运动模型，跟踪农机的实时运动状态，包括以下步骤：M1：构建牛顿欧拉动态农机运动模型：τ＝Iω′+(ω×(Iω))+γ；其中，所述τ为施加在车身框架上的外部扭矩，所述Iω′为惯性角加速度，，所述ω×(Iω)为向心力，所述γ为陀螺力；M2：根据M1步骤构建的牛顿欧拉动态农机运动模型求解所述农机运动的角速度矢量ω′：ω′＝I-1[-ω×(Iω)+τ-γ]；其中，所述角速度矢量ω′分解为所述农机车轮所在三维框架内的角速度矢量表达式：ω′＝[p′q′r′]T；M3：利用所述M2步骤得到的角速度矢量[p′q′r′]T计算所述农机机身框架角度的欧拉角速率[φθψ]T；M4：根据所述M3步骤得到的所述机身框架角度的变化计算所述农机机身框架轴相对于地球惯性框架轴的整体角度改变值RT。进一步地，所述M2步骤中角速度矢量ω′利用所述农机车轮所在三维框架内的角速度矢量[p′q′r′]T进一步表达为：其中，所述Im是惯性矩阵，所述p、q和r是农机车轮转子角速度ω的分量，所述ωi是农机车轮转子的标量角速度；所述Ixx、Iyy、Izz分别是所述惯性矩阵Im中位于x轴、y轴和z轴的转子的扭矩，所述τφ、τφ和τψ为所述施加在车身框架上的外部扭矩在所述农机机身框架所在三维空间内各个方向的分量。进一步地，所述M3步骤中利用所述M2步骤得到的角速度矢量[p′q′r′]T计算所述农机机身框架角度的欧拉角速率[φθψ]T：进一步地，所述M4步骤中所述整体角速度改变值RT的计算公式如下：RT＝Rx(φ)Ry(θ)Rz(ψ)；其中，所述Rx(φ)为所述农机机身在机身框架轴的欧拉角速率φ下的、在地球惯性框架轴x轴方向上的滚转角，所述Ry(θ)为所述农机机身在机身框架轴的欧拉角速率θ下的、在地球惯性框架轴y轴方向上的俯仰角，所述Rz(ψ)为所述农机机身在机身框架轴的欧拉角速率ψ下的、在地球惯性框架轴z轴方向上的偏航角；其中所述滚转角Rx(φ)、俯仰角Ry(θ)和偏航角Ry(θ)的计算公式如下：其中，所述φ、所述θ和所述ψ为所述农机在机身框架下的欧拉角速率角度的变化用欧拉角速率。本专利技术的有益效果为：1、采用本专利技术提供的高精度的作业实时计亩方法可以避免重复计算农机已经实施作业的农业地区，避免重复计算或者少计算农机实施作业的区域面积，提高了实时计亩的准确度。2、采用本专利技术提供的高精度作业实时计亩方法，由于加入了S3步骤中构建牛顿欧拉动态农机运动模型，跟踪农机的实时运动状态的步骤，避免了由于在大多数农业作业中，农机沿着笔直或略微弯曲的路径行驶，而使本专利技术步骤1)中的卫星定位经纬度转换为平面直角坐标时，所带来的跟踪精度不良而带来的后续实时计亩面积准确度和精度不高、误差较大或计亩面积错误的现象发生。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1为本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度的作业实时计亩方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：通过农机的卫星导航定位模块，对所述农机的实时经纬度信息进行获取，并将获取的所述实时经纬度信息传递给所述农机的移动通信网络模块；/nS2：所述移动通信网络模块将接受到所述实时经纬度信息通过移动互联网传递给服务器；/nS3：所述服务器将所有所述实时经纬度信息的点(l,B)通过高斯投影的方式转换为平面直角坐标(c,d)，并构建牛顿欧拉动态农机运动模型，跟踪农机的实时运动状态，发送给所述服务器；/nS4：所述服务器根据所述实时行走轨迹实时调整所述农机的行走路线沿着期望航向路线行走，所述服务器先计算转换后的所有所述点(c,d)中的最大c值c

【技术特征摘要】
1.一种高精度的作业实时计亩方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过农机的卫星导航定位模块，对所述农机的实时经纬度信息进行获取，并将获取的所述实时经纬度信息传递给所述农机的移动通信网络模块；
S2：所述移动通信网络模块将接受到所述实时经纬度信息通过移动互联网传递给服务器；
S3：所述服务器将所有所述实时经纬度信息的点(l,B)通过高斯投影的方式转换为平面直角坐标(c,d)，并构建牛顿欧拉动态农机运动模型，跟踪农机的实时运动状态，发送给所述服务器；
S4：所述服务器根据所述实时行走轨迹实时调整所述农机的行走路线沿着期望航向路线行走，所述服务器先计算转换后的所有所述点(c,d)中的最大c值cmax，最小c值cmin，最大d值dmax和最小d值dmin，并创建位图；
S5：当相邻的点之间的距离<50米时，则在所述位图上绘制一条线段，线段的宽度为plough×scal，设置所述线段的起点P1和所述线段的终点为两个相邻的点P2，计算所有所述点(c,d)与所述起点P1和所述P2的连接距离；当相邻点之间的距离≥50米时，则无需绘制所述线段；
S6：所述服务器计算所述位图中所有被覆盖的所述点(c,d)的数量，解析所述位图数据区域数组中所有值为1的数据的个数A；
S7：所述服务器根据被覆盖的所述点(c,d)中所述位图数据区域数组中所有值为1的数据的个数A计算面积S，完成高精度的作业实时计亩。


2.根据权利要求1所述的一种高精度的作业实时计亩方法，其特征在于，所述S3步骤中利用的高斯投影的公式为：






其中，所述t＝tanB，所述η2＝e′2cos2B，所述ρ″＝206265。


3.根据权利要求1所述的一种高精度的作业实时计亩方法，其特征在于，所述S4步骤创建的位图的宽度为W＝(cmax-cmin+2×plough)×scal，位图的高度为H＝(dmax-dmin+2×plough)×scal；其中，所述plough为所述农机的作业幅宽，所述scal是所述位图缩放的系数。


4.根据权利要求2所述的一种高精度的作业实时计亩方法，其特征在于，所述点(c,d)与所述起点P1的连接距离计算公式如下：
P′1.c＝(P1.c-cmin+plough)×scal，
P′1.d＝(P1.d-dmin+plough)×scal；
其中，所述P′1.c为所述点(c,d)与所述起点P1的横向连接距离，所述P′1.d为所述点(c,d)与所述起点P1的纵向连接距离；
所述点(c,d)与所述P2的连接距离计算公式如下：
P′2.c＝(P2.c-cmin+plough)×scal，
P′2.d＝(P2.d-dmin+plough)×scal；
其中，所述P′2.c为所述点(c,d)与所述起点P2的横向连接距离，所述P′2.d为所述点(c,d)与所述起点P2的纵向连接距离。


5.根据权利要求1所述的一种高精度的作业实时计亩方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，陈泽，陈向东，王烁，
申请(专利权)人：无锡卡尔曼导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32