一种无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111103880A(43)申请公布日2020.05.05(21)申请号201911337126.7(22)申请日2019.12.23(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人崔冰波魏新华卢泽民王爱臣吉鑫(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统与方法(57)摘要本发明公开了一种无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统与方法，RTK-GNSS采集田块地理信息，发送给导航终端，进行田间作业预规划、确定卸粮返航点坐标及运粮车位置，生成多段作业路径数据，从而实现断点续航路径规划；联合收割机作业过程中，RTK-GNSS实时采集收割机的位置和航向，并发送给导航终端，导航终端根据横向误差、航向误差和路径规划结果，发送期望转向角至行车控制器进行差速转向控制。本发明在收割机田间无人作业的路径规划中，结合卸粮过程的断点续航路径规划，可有效减少收割机在田空跑时间，从而减少土壤压实，提高收割作业效率及能源利用率。CN111103880ACN111103880A权利要求书1/1页1.一种无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，由联合收割机断点续航路径规划，实现收割机-运粮车协同作业路径跟踪控制。2.根据权利要求1所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，所述联合收割机断点续航路径规划具体过程为：首先进行田间作业预规划，确定卸粮返航点坐标及运粮车位置，最后生成多段作业路径数据。3.根据权利要求2所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，所述卸粮返航点坐标为：其中：返航点坐标Zk为预规划的直线路径中的第k个直线轨迹端点序号；j为返航点索引，j＝1,2,…,n；Lm为单次满幅收割作业的收割机最大行程；a-2d为联合收割机进行最外圈谷物收割后，田块剩余的长边。4.根据权利要求3所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，所述运粮车位置的确定过程为：当返航点的个数为奇数时，选择中间返航点的Y坐标作为运粮车Y轴向坐标；当为返航点为偶数时，选择中间两返航点中的任意一点Y坐标作为运粮车Y轴向坐标。5.根据权利要求4所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，联合收割机在运粮车位置进行卸粮，卸粮次数n＝INT(Lt/Lm)+1，其中INT(·)为取整数操作符，Lt为田块收割作业总行程数。6.根据权利要求2所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，所述多段作业路径的生成过程为：依次对回字形直线路径行端点的起始点到第1个返航点、第j返航点至第j+1个返航点、第n个返航点至作业终点进行回字形路径规划。7.根据权利要求1所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划方法，其特征在于，所述收割机-运粮车协同作业路径跟踪控制具体为：导航终端实时测量收割机当前的横向偏差和航向偏差，结合断点续航路径规划计算出期望转向角度，发送至行车控制器进行差速转向控制。8.一种根据权利要求1-7任一项权利要求所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统，其特征在于，包括导航终端，所述导航终端进行田间作业预规划、确定卸粮返航点坐标及运粮车位置，并生成多段作业路径数据，实现断点续航路径规划；导航终端结合收割机实时的位置和航向，获取收割机协同导航跟踪控制的期望转向角。9.根据权利要求8所述的无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统，其特征在于，还包括RTK-GNSS和行车控制器，所述RTK-GNSS用于采集田块地理信息，并实时感知收割机的位置和航向；所述行车控制器接收期望转向角，并进行差速转向控制。2CN111103880A说明书1/3页一种无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统与方法技术领域[0001]本发明属于智能农机与精准农业领域，具体涉及一种无人谷物联合收割机协同导航作业路径规划系统与方法。背景技术[0002]近年来随着北斗导航系统的普及与推广应用，基于自动导航系统的谷物联合收割机相继在各地进行作业示范，无人作业的谷物联合收割机受到了广泛的关注。然而，无人谷物收获作业不仅受田间联合收割机作业效率的影响，其卸粮环节也对无人谷物收获的综合作业效率影响显著。目前，大多数农机导航系统围绕联合收割机的导航控制、作业路径规划等做了大量的工作。然而，实际收获过程中联合收割机-运粮车的协同作业效率对全过程无人收割作业的影响不容忽视。发明内容[0003]有鉴于此，本发明提供了一种提高谷物联合收割机工作效率、能源利用率，减少卸粮过程中土壤压实的协同导航作业路径规划系统与方