[发明专利]一种农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法

说明书

本发明提供了一种农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法，包括如下步骤：步骤S1、固定农机的方向盘，使得车辆前轮保持一个固定角度；步骤S2、采集若干次当前农机位置信息，并做平均值处理；步骤S3、建立基于后轴中心的二轮农机运动学模型；步骤S4、进行半径计算，得到一组角度对应关系；步骤S5、以农机后轴为中心，将农机匀速旋转预设角度，并执行步骤S1‑步骤S4；步骤S6、执行若干次步骤S5后，进行角度值拟合计算，求得标定系数。本发明采用的车辆运动学和高精度GNSS相结合技术，能够实现较高精度的角度传感器标定，不需要借助外部辅助器材和相关经验参数输入，且能实现自动标定，尤其适应于精准农业自动驾驶控制系统。

技术领域

本发明涉及GNSS接收机测量领域，具体涉及到农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法。

背景技术

农用机械(优指拖拉机，下文以拖拉机替代农用机械)作为实现各种机械化作业的动力，是农业生产作业中最重要的动力机械。它可以与附装的、悬挂的或牵引的农机具一起完成大部分的田间作业，还可以牵引挂车进行运输作业。由于农业劳动生产率在不断的提高，农用拖拉机朝大型化方向发展已成为必然趋势，这种趋势在北美和西欧表现得尤为明显，在东北和新疆地区，近几年来也有良好的发展势头，这也就导致用户在农业生产过程中对大功率的拖拉机的依赖性越来越强，所以提高这些拖拉机的工作利用率显得尤为迫切；而通常拖拉机机组在相对恶劣的环境下作业时，工作情况复杂多变，操作人员的技术水平参差不齐，从而造成作业精度不高，土地利用率较低，拖拉机在作业过程中的燃油经济性和生产效率也不能得到保证。因此，农机特别是大型农机的驾驶问题就成了精准农业中迫切需要解决的关键问题，对此最为有效的解决方式即GNSS导航自动驾驶技术。

在GNSS导航自动驾驶控制系统主要有两大组成部分：组合导航算法和控制算法，组合导航算法为控制算法提供精确的位置和姿态数据，位置和信息经过路径规划算法实时计算出偏差量，然后由控制算法转化为驱动器的控制量，进而控制拖拉机按照规划的路径经行行驶。在这些算法当中需要对车辆建立运动学模型，而运动学模型中前车轮的转角是模型重要参数之一，由于安装误差和制造误差存在，会使得模型计算中产生不稳定误差，从而导致控制算法不精确，更有甚者使得控制发散，以至于不能实现自动驾驶的目的。

发明内容

本发明提供了一种农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法，包括如下步骤：

步骤S1、固定农机的方向盘，使得车辆前轮保持一个固定角度；

步骤S2、采集若干次当前农机位置信息，并做平均值处理；

步骤S3、建立基于后轴中心的二轮农机运动学模型；

步骤S4、进行半径计算，得到一组角度对应关系；

步骤S5、以农机后轴为中心，将农机匀速旋转预设角度，并执行步骤S1-步骤S4；

步骤S6、执行若干次步骤S5后，进行角度值拟合计算，求得标定系数。

上述的农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法中，在步骤S6中，采集车辆左转和右转各不少于5次数据。

上述的农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法中，步骤S3具体包括：

设前后轮所在的圆半径为R，得出公式1

α＝β/2

其中，θ为拖拉机的航向角，α为拖拉机的前轮转向角，L为拖拉机的轴距；

在公式1中，β为轴距L所对应的圆心角，α为轴距L所对应的圆周角并等于拖拉机的前轮转向角，由公式1推导出公式2：

上述的农机自动驾驶控制系统角度传感器自动标定方法中，半径R计算的步骤包括：