[发明专利]在田地中工作并确定田地内机具的位置的系统和方法

说明书

一种在田地中工作的方法，该方法包括在由拖拉机携带的全球定位系统(GPS)接收器处从卫星接收多个信号；基于来自卫星的信号确定GPS接收器在田地内的位置；以及确定由拖拉机拖曳的机具相对于拖拉机的朝向。机具包括工具栏和挂钩，并且挂钩耦接到拖拉机的牵引杆。该方法还包括至少部分地基于GPS接收器的位置和机具的朝向来除了确定挂钩的位置之外还确定机具上的至少一个点在田地内的位置；以及使拖拉机转向以在田地内沿着由另一个机具先前遍历的所选择的路径指引机具。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月18日提交的标题为“System and Method forDetermining Absolute Position of an Implement and Its Components for PreciseGuidance”的美国临时专利申请62/700,276的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开的实施例一般而言涉及用于在农田中工作的方法和系统。特别地，所述方法和系统对于在田地内精确地定位机具可以是有用的。

背景技术

随着农具尺寸不断增加以满足种植者想要从其装备获得更高生产率的需求，在田间作业期间对农具的准确引导变得越来越重要。例如，John Deere DB120种植机具有120英尺的工具栏，该工具栏在30英寸的间距上具有48行，并且该种植机能够每小时种植90至100英亩。操作这种大型装备的种植者依赖全球导航卫星系统(GNSS)和自动转向系统来确保每遍种植正确地间隔并且与前一遍种植对准。确保种植机每遍之间的适当间距使得后续的田间作业(例如，施肥、收割等)更容易执行，并且最小化或避免由于疏忽地跨过与相邻作物行不一致地间隔或与相邻作物行未对准的作物行而引起的对作物的损害。

在常规的引导系统中，拖拉机的GNSS单元会在田地内跟踪其位置。自动转向系统利用GNSS单元的位置跟踪来沿着由操作者选择的期望路径引导拖拉机越过田地。虽然常规的GNSS和自动转向系统(统称为“引导系统”)一般而言足以满足许多田间作业的需要，但此类常规引导系统不足以用于这样的一些田间作业，其中用不同机具执行的两个后续田间作业在完全相同的位置处理每一行。

其中在分开的遍中利用不同的机具在完全相同的位置处理每一行的一个示例是条带耕作(strip till)应用——第一遍使用条带耕作机具，后一遍使用种植机机具。无论是在条带耕作应用中，还是在分开的遍中使用不同机具在完全相同的位置处理每一行的其它应用中，操作者都可以通过不断向后看以尝试使第二遍机具与第一遍机具保持对准来尝试依赖于视线(这在最好的情况下也是困难的，特别是对于较大的机具)，否则操作者必须依赖于引导系统(即，GNSS坐标和自动转向)。虽然引导系统一般比试图仅依赖于视线来保持分开的机具遍对准更准确和可靠，但是不同的机具具有不同的几何形状，因此必须基于该机具的独特几何形状在田地中对由拖拉机牵引的每个机具进行引导和操纵。

市场上有一些利用诸如曳物线(tractrix)之类的概念的系统可用，其在给定拖拉机在田地中的已知位置、拖拉机到达其在田地中的当前位置所经过的路径以及拖拉机和机具的几何形状的输入的情况下尝试预测机具的位置。但是，此类系统假设零外力(如摩擦力或拖力和机具漂移，这会在机具预测模型中引入误差)。虽然在使用同一机具时可以在遍与遍之间抵消不准确性或误差，但是在后续的遍中，由于不同机具的几何形状或特点不同，使用不同的机具引入不同的不准确性的误差可能有所不同。因此，对于做出关于将拖拉机转向到哪里的控制决定以确保维持不同的机具沿着适当路径穿过田地以确保在完全相同的位置处理每一行，此类系统是不可接受的。