一种拖拉机前轮转向角测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种拖拉机前轮转向角测量方法，涉及农业机械自动导航技术领域，包括：获取拖拉机的航向角测量值和拖拉机当前的位置信息；根据位置信息计算定位天线的实际转向半径；根据定位天线的实际转向半径，确定拖拉机前轮转向轴的实际转向半径；根据拖拉机前轮转向轴的实际转向半径，确定拖拉机前轮的转向角计算值；根据拖拉机前轮的转向角计算值、所述航向角测量值，确定拖拉机在设定周期内的平均误差值；根据平均误差值对所述拖拉机前轮的转向角计算值进行校正。本发明专利技术根据陀螺仪采集的航向角和双天线RTK

A method and system for measuring the steering angle of tractor front wheels

【技术实现步骤摘要】
一种拖拉机前轮转向角测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及农业机械自动导航
，特别是涉及一种拖拉机前轮转向 角测量方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代化科技水平的提高以及对于农业农村现代化的时代要求，农业机 械的现代化和智能化是重要发展方向之一。拖拉机作为一种重要的农业机械， 其导航精度的提高是一个十分重要的技术难题。而拖拉机前轮转向角测量的准 确度是影响拖拉机导航精度的重要因素之一。安装在拖拉机前轮转向立柱处的 陀螺仪因车身抖动较大往往测量精度不高，此外，陀螺仪使用时经常出现漂移 现象，容易导致转向角信息出现偏差进而影响导航精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种拖拉机前轮转向角测量方法及系统，能够提高拖 拉机前轮转向角测量的准确度。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供了一种拖拉机前轮转向角测量方法，所述方法包括：
[0006]获取拖拉机的航向角测量值；所述航向角测量值由安装在拖拉机前轮的转 向轴处的陀螺仪采集得到；
[0007]获取拖拉机当前的位置信息；所述位置信息由安装在拖拉机车身任意位置 的双天线RTK
‑
GNSS定位定向接收机确定；
[0008]根据所述位置信息计算定位天线的实际转向半径；
[0009]根据所述定位天线的实际转向半径，确定拖拉机前轮转向轴的实际转向半 径；
[0010]根据所述拖拉机前轮转向轴的实际转向半径，确定拖拉机前轮的转向角计 算值；
[0011]根据拖拉机前轮的转向角计算值、所述航向角测量值，确定拖拉机在设定 周期内的平均误差值；
[0012]根据所述平均误差值对所述拖拉机前轮的转向角计算值进行校正。
[0013]可选地，所述根据所述位置信息计算定位天线的实际转向半径，具体包括：
[0014]基于最小二乘法对拖拉机的运动轨迹圆心进行拟合，得到拖拉机的运动轨 迹的拟合圆心坐标；
[0015]根据所述位置信息、所述拟合圆心坐标，确定定位天线的实际转向半径。
[0016]可选地，基于最小二乘法对拖拉机的运动轨迹圆心进行拟合的具体公式为：
[0017][0018]所述定位天线的实际转向半径R
GNSS
的计算公式为：
[0019][0020]其中，a
i
、b
i
、c
i
均为最小二乘法参数，x
i
为双天线RTK
‑
GNSS定位定向 接收机采集的第i个位置信息的横坐标，y
i
为双天线RTK
‑
GNSS定位定向接收 机采集的第i个位置信息的纵坐标，(u1,u2)表示拖拉机的运动轨迹的拟合圆心 的坐标，m为双天线RTK
‑
GNSS定位定向接收机采集的位置信息的数量。
[0021]可选地，计算拖拉机前轮转向轴的实际转向半径R
′
的具体公式为：
[0022][0023]其中，R
GNSS
为定位天线的实际转向半径，d为定位天线所在位置相对拖拉 机中轴线的距离，u为定位天线相对拖拉机后轮的纵向距离，l为拖拉机前轮 与后轮的轴距，s为拖拉机后轮的轮距。
[0024]可选地，确定拖拉机前轮的转向角计算值的具体公式为：
[0025][0026]其中，为拖拉机前轮的转向角计算值，l为拖拉机前轮与后轮的轴距， 拖拉机前轮转向轴的实际转向半径。
[0027]可选地，计算拖拉机在设定周期内的平均误差值D
k
的具体公式为：
[0028][0029]其中，为设定周期内拖拉机前轮的转向角计算值，K为设定周期内拖 拉机行进的总步长，j为设定周期内陀螺仪的信号采集数量，N表示拖拉机行 进的步长，为陀螺仪在设定周期内采集的航向角信息。
[0030]可选地，根据所述平均误差值对所述拖拉机前轮的转向角计算值进行校正 的具体公式为：
[0031][0032]其中，为拖拉机的前轮转向角校正值，j为设定周期内陀螺仪的信号采 集数量，D
k
为拖拉机在设定周期内的平均误差值。
[0033]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下技术方案：
[0034]本专利技术提供了一种拖拉机前轮转向角测量系统，所述系统包括：
[0035]航向角测量值获取模块，用于获取拖拉机的航向角测量值；所述航向角测 量值由安装在拖拉机前轮的转向轴处的陀螺仪采集得到；
[0036]位置信息获取模块，用于获取拖拉机当前的位置信息；所述位置信息由安 装在拖拉机车身任意位置的双天线RTK
‑
GNSS定位定向接收机确定；
[0037]定位天线的实际转向半径确定模块，用于根据所述位置信息计算定位天线 的实
际转向半径；
[0038]拖拉机前轮转向轴的实际转向半径确定模块，用于根据所述定位天线的实 际转向半径，确定拖拉机前轮转向轴的实际转向半径；
[0039]拖拉机前轮的转向角计算值确定模块，用于根据所述拖拉机前轮转向轴的 实际转向半径，确定拖拉机前轮的转向角计算值；
[0040]平均误差值确定模块，用于根据拖拉机前轮的转向角计算值、所述航向角 测量值，确定拖拉机在设定周期内的平均误差值；
[0041]校正模块，用于根据所述平均误差值对所述拖拉机前轮的转向角计算值进 行校正。
[0042]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0043]本专利技术提供了一种拖拉机前轮转向角测量方法，包括：获取拖拉机的航向 角测量值和拖拉机当前的位置信息；根据位置信息计算定位天线的实际转向半 径；根据定位天线的实际转向半径，确定拖拉机前轮转向轴的实际转向半径； 根据拖拉机前轮转向轴的实际转向半径，确定拖拉机前轮的转向角计算值；根 据拖拉机前轮的转向角计算值、所述航向角测量值，确定拖拉机在设定周期内 的平均误差值；根据平均误差值对所述拖拉机前轮的转向角计算值进行校正。 本专利技术根据陀螺仪采集的航向角和双天线RTK
‑
GNSS定位定向接收机采集的 的全球位置信息，能够有效地实现拖拉机在田间自动导航时的前轮转向角准确 测量。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术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 本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术拖拉机前轮转向角测量方法的流程图；
[0046]图2为本专利技术拖拉机的转向示意图；
[0047]图3为本专利技术拖拉机前轮转向角测量系统的模块结构示意图。
[0048]符号说明：
[0049]航向角测量值获取模块
‑
1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拖拉机前轮转向角测量方法，其特征在于，所述方法包括：获取拖拉机的航向角测量值；所述航向角测量值由安装在拖拉机前轮的转向轴处的陀螺仪采集得到；获取拖拉机当前的位置信息；所述位置信息由安装在拖拉机车身任意位置的双天线RTK
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GNSS定位定向接收机确定；根据所述位置信息计算定位天线的实际转向半径；根据所述定位天线的实际转向半径，确定拖拉机前轮转向轴的实际转向半径；根据所述拖拉机前轮转向轴的实际转向半径，确定拖拉机前轮的转向角计算值；根据拖拉机前轮的转向角计算值、所述航向角测量值，确定拖拉机在设定周期内的平均误差值；根据所述平均误差值对所述拖拉机前轮的转向角计算值进行校正。2.根据权利要求1所述的拖拉机前轮转向角测量方法，其特征在于，所述根据所述位置信息计算定位天线的实际转向半径，具体包括：基于最小二乘法对拖拉机的运动轨迹圆心进行拟合，得到拖拉机的运动轨迹的拟合圆心坐标；根据所述位置信息、所述拟合圆心坐标，确定定位天线的实际转向半径。3.根据权利要求2所述的拖拉机前轮转向角测量方法，其特征在于，基于最小二乘法对拖拉机的运动轨迹圆心进行拟合的具体公式为：所述定位天线的实际转向半径R
GNSS
的计算公式为：其中，a
i
、b
i
、c
i
均为最小二乘法参数，x
i
为双天线RTK
‑
GNSS定位定向接收机采集的第i个位置信息的横坐标，y
i
为双天线RTK
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GNSS定位定向接收机采集的第i个位置信息的纵坐标，(u1,u2)表示拖拉机的运动轨迹的拟合圆心的坐标，m为双天线RTK
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GNSS定位定向接收机采集的位置信息的数量。4.根据权利要求1所述的拖拉机前轮转向角测量方法，其特征在于，计算拖拉机前轮转向轴的实际转向半径R
′
的具体公式为：其中，R
GNSS
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，印祥，金诚谦，马文鹏，周鹏，耿端阳，杨腾祥，倪有亮，
申请(专利权)人：农业农村部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：