检测方法及检测系统.pdf

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1、(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 (43)申请公布日 (21)申请号 202010172559.8 (22)申请日 2020.03.12 (71)申请人 深圳冰河导航科技有限公司 地址 518100 广东省深圳市龙岗区龙岗街 道爱南路348号3栋6楼610-1室 (72)发明人 崔红杰郑地师韦柄廷 (74)专利代理机构 深圳市恒和大知识产权代理 有限公司 44479 代理人 肖华 (51)Int.Cl. G01C 1/00(2006.01) G01C 9/00(2006.01) G01C 25/00(2006.01) (54)发明名称 一种检测方法。

2、及检测系统 (57)摘要 本发明提供了一种检测方法及检测系统， 涉 及农具自动化控制领域， 用于检测农具转向时的 倾角数据。 该方法包括： 使用角度传感器检测农 具的倾角数据； 使用卫星定位数据计算农具的行 驶速度； 使用所述行驶速度计算农具转向时的角 速度； 获取所述角速度对应的偏差值； 以及使用 所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行 修正。 该系统包括： 角度传感器， 卫星定位仪， 与 所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处 理器， 以及存储有能够被所述微处理器执行的计 算机可读程序的存储器。 本方法和系统使得农具 在高速转向时仍然能够正确检测倾斜状态。 权利要求书1页 说明书4页 。

3、附图3页 CN 111412886 A 2020.07.14 CN 111412886 A 1.一种检测方法， 用于检测农具转向时的倾角数据， 其特征在于， 包括以下步骤： 使用角度传感器检测农具的倾角数据； 使用卫星定位数据计算农具的行驶速度； 使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度； 获取所述角速度对应的偏差值； 以及 使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。 2.根据权利要求1所述的检测方法， 其特征在于， 在所述的使用卫星定位数据计算农具 的行驶速度的步骤中， 卫星定位数据的更新频率为10-20赫兹。 3.根据权利要求1所述的检测方法， 其特征在于， 所述角度传感器包括MEM。

4、S传感器和/ 或陀螺仪。 4.根据权利要求1所述的检测方法， 其特征在于， 所述检测方法还包括： 生成多个偏差 值、 及各偏差值与农具转向时的角速度的对应关系的预处理步骤。 5.根据权利要求4所述的检测方法， 其特征在于， 在所述的预处理步骤中， 生成偏差值 的方法包括以下子步骤： 通过公式 arcsinaz/aB生成农具的倾角 的计算值； 从角度传感器读取农具的倾角 的检测值； 以及 比较农具的倾角 的计算值和检测值， 从而生成偏差值； 其中， arcsin为反正弦函数， aB为角度传感器绕拖拉机转向时旋转轴OF的加速度， az为 aB沿着与农具垂直方向上的分量， az从角度传感器读取获得，。

5、 aBVBOF2/R(V-B*L )2/R， R 为转向轮的半径， B为农具绕其转向时内侧与地面的接触点A的旋转角速度， L 为角度传 感器到农具端部的距离， V为农具的转向速度。 6.一种检测系统， 用于检测农具转向时的倾角数据， 其特征在于， 所述检测系统包括： 安装在所述农具的、 用于检测农具的倾角的角度传感器； 安装在所述农具的卫星定位仪； 分别与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器； 以及 存储有能够被所述微处理器执行的计算机可读程序的存储器； 所述计算机可读程序被所述微处理器执行时， 所述检测系统执行如权利要求1至5中任 意一项所述的检测方法。 7.根据权利要求6所述的检测。

6、系统， 其特征在于， 所述角度传感器包括MEMS传感器和/ 或陀螺仪。 8.根据权利要求6所述的检测系统， 其特征在于， 所述农具包括平地机或联合整地机。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111412886 A 2 一种检测方法及检测系统 技术领域 0001 本发明涉及农具自动化控制领域， 具体是一种检测方法及检测系统， 用于检测农 具转向时的倾角数据。 背景技术 0002 随着科技的进步， 农业已经逐步实现自动化作业。 现有的自动化农具， 例如平地 机， 通过安装在农具上的角度传感器(包括陀螺仪)来检测农具是否平衡。 0003 在农具转向时由于离心力的作用， 陀螺仪等角度传感器容易失效， 。

7、导致农具平衡 检测结果不准确， 例如， 转向时农具已经出现两端不等高的现象， 但陀螺仪等角度传感器所 测的数据仍然表明农具处于平衡状态。 这样将会导致农具平衡控制出现错误， 造成作业质 量下降。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种检测方法及检测系统， 以解决相关技术存在的上述缺 陷。 0005 为达上述目的， 本发明采用的技术方案如下： 0006 一种检测方法， 用于检测农具转向时的倾角数据， 该检测方法包括以下步骤： 0007 使用角度传感器检测农具的倾角数据； 0008 使用卫星定位数据计算农具的行驶速度； 0009 使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度； 0010 获取所述角速。

8、度对应的偏差值； 以及 0011 使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。 0012 优选地， 在所述的使用卫星定位数据计算农具的行驶速度的步骤中， 卫星定位数 据的更新频率为10-20赫兹。 0013 优选地， 所述角度传感器包括MEMS传感器和/或陀螺仪。 0014 优选地， 所述检测方法还包括： 生成多个偏差值、 及各偏差值与农具转向时的角速 度的对应关系的预处理步骤。 0015 优选地， 在所述的预处理步骤中， 生成偏差值的方法包括以下子步骤： 0016 通过公式 arcsinaz/aB生成农具的倾角 的计算值； 0017 从角度传感器读取农具的倾角 的检测值； 0018 比。

9、较农具的倾角 的计算值和检测值， 生成偏差值； 以及 0019 将生成的偏差值与农具此时转向的角速度关联； 0020 其中， arcsin为反正弦函数， aB为角度传感器绕拖拉机转向时旋转轴OF的加速度， az为aB沿着与农具垂直方向上的分量， az从角度传感器读取获得， aBVBOF2/R(V-B*L )2/ R， R为转向轮的半径， B为农具绕其转向时内侧与地面的接触点A的旋转角速度， L 为角度 传感器到农具端部的距离， V为农具的转向速度。 说明书 1/4 页 3 CN 111412886 A 3 0021 一种检测系统， 用于检测农具转向时的倾角数据， 该检测系统包括： 0022 安。

10、装在所述农具的、 用于检测农具的倾角的角度传感器； 0023 安装在所述农具的卫星定位仪； 0024 分别与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器； 以及 0025 存储有能够被所述微处理器执行的计算机可读程序的存储器； 0026 所述计算机可读程序被所述微处理器执行时， 所述检测系统执行如上述任意一项 所述的检测方法。 0027 优选地， 所述角度传感器包括MEMS传感器和/或陀螺仪。 0028 优选地， 所述农具包括平地机或联合整地机。 0029 与现有技术相比， 本发明至少具有以下有益效果： 0030 本发明通过检测农具转向时的角速度， 匹配与当前角速度对应的偏差量， 对角度 传感。

11、器输出的倾角数据进行修正， 使得农具在高速转向时仍然能够正确检测农具的倾斜状 态。 附图说明 0031 图1为检测方法的流程图； 0032 图2为农具转向时计算角速度的原理图； 0033 图3为角度传感器、 卫星定位仪在农具的安装位置示意图； 0034 图4为拖拉机转向时物理量的关系示意图； 0035 图5为农具转向时运动分析示意图； 0036 图6为绕OF轴旋转的加速度aB的分解示意图。 具体实施方式 0037 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。 0038 请参照图1， 本检测方法用于检测农具转向时的倾角数据， 其包括以下步骤： 0039 S1、 使用角度传感器检测农具的倾角数据； 。

12、0040 S2、 使用卫星定位数据计算农具的行驶速度； 0041 S3、 使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度； 0042 S4、 获取所述角速度对应的偏差值； 以及 0043 S5、 使用所述偏差值对角度传感器输出的倾角数据进行修正。 0044 步骤S1中， 可以采用的角度传感器包括但不限于MEMS传感器， 陀螺仪。 0045 步骤S2中， 通过安装在农具上的高精度定位仪， 实时获取农具的卫星定位数据。 卫 星定位数据的更新频率优选10-20赫兹， 过低的更新频率不能满足角速度计算的实时性， 过 高的更新频率则对硬件要求高， 会导致成本增加。 0046 根据单位时间内卫星定位数据的变化即可。

13、计算出农具的行驶速度。 具体通过公式 VtSAB/t计算农具的行驶速度Vt， 式中， SAB表示坐标变化， 即卫星定位数据的变化， t表 示时间变化。 0047 步骤S3中， 使用所述行驶速度计算农具转向时的角速度。 具体地， 如图2所示， 根据 一定时间T内农具速度矢量变化v2-v1， 计算农具的转角 ， 即可计算出农具转向时的角速 说明书 2/4 页 4 CN 111412886 A 4 度t， 用公式表示为t /Tv/T(v2-v1)/T。 0048 步骤S4中， 获取所述角速度对应的偏差值。 预先存储有角速度和偏差值的对应关 系， 得到角速度后， 根据对应关系即可快速匹配出对应的偏差值。

14、。 其中， 角速度和偏差值的 对应关系可以是一个角速度对应一个偏差值， 也可以多个角速度对应一个偏差值， 即一个 速度区间对应一个偏差值， 前者可获得更好的精度， 但是需要较大的数据存储空间， 后者精 度稍差但只需较小的数据存储空间。 0049 步骤S5中， 使用偏差值对角度传感器输出的倾角数据修正， 即可获得正确的倾角 数据。 可采用的修正算法包括加法运算、 减法运算。 0050 本检测方法还包括： 生成多个偏差值、 及各偏差值与农具转向时的角速度的对应 关系的预处理步骤。 一种生成偏差值的方法包括以下子步骤： 0051 通过公式 arcsinaz/aB生成农具的倾角 ， 为便于描述， 本申。

15、请中将该方法得到 的倾角 称为倾角 的计算值； 0052 从角度传感器读取农具的倾角 ， 为便于描述， 本申请中将该方法得到的倾角 称 为倾角 的检测值； 0053 然后比较农具的倾角 的计算值和检测值， 生成偏差值。 0054 将生成的偏差值与农具此时转向的角速度关联， 就得到了偏差值与角速度的对应 关系。 0055 其中， arcsin为反正弦函数， aB为角度传感器绕拖拉机转向时旋转轴OF的加速度， az为aB沿着与农具垂直方向上的分量， az从角度传感器读取获得， aBVBOF2/R(V-B*L )2/ R， R为转向轮的半径， B为农具绕其转向时内侧与地面的接触点A的旋转角速度， L。

16、 为角度 传感器到农具端部的距离， V为农具的转向速度。 0056 通过公式 arcsinaz/aB生成农具的倾角 的原理如下： 0057 如图3所示， 农具4由拖拉机1拖动运行， 角度传感器2采用陀螺仪， 角度传感器2安 装在农具4的上部的正中间， 卫星定位仪3也安装在农具4的上部。 0058 拖拉机转向时， 角速度的确定如下： 0059 图4中示出了拖拉机转向时物理量的关系。 如图4所示， 各物理量的定义如下， v： 拖 拉机行驶速度， L： 拖拉机轴距， ： 外转向轮的转向角， ： 内转向轮的转向角， R： 车辆的转向 半径， ： 车辆转向时的角速度， a： 车辆的横向加速度， O： 车。

17、辆的转向中心。 由阿克曼转向原 理可知， 车辆在转向过程中， 所有车轮轴线的延长线都相交于一点， 即， 转向中心O。 由此得 出： 车辆的转向半径RL/sin ， 转向时的角速度v/Rv*sin /L。 0060 对安装在农具正中间的角度传感器2进行运动分析， 农具与拖拉机看成整体， 具有 相同的运动速度V。 当拖拉机转向时， 由于惯性和离心力的关系， 农具会发生倾斜， 如图5所 示， 其中， OF线为拖拉机转向时旋转轴； A点为农具转向时内侧与地面接触点； B点为角度传 感器安装位置； 为农具倾斜角度； vB为农具绕A点旋转速度； B为农具绕A点旋转角速度。 定 义角度传感器(B点)绕OF轴。

18、的旋转速度为VBOF； 角度传感器(B点)的速度可分解为绕OF轴旋 转速度VBOF和绕A点旋转速度vB， 角度传感器与拖拉机一体， 与拖拉机速度相同， 故： VVBOF+ VB， 0061 其中， VBB*L ， 所以VBOFV-VB， 0062 VBOF产生绕OF轴旋转的加速度为： aBVBOF2/R， 说明书 3/4 页 5 CN 111412886 A 5 0063 如图6所示， 将aB分解为沿着农具方向的分量ay和垂直方向上的分量az， 则： arcsinaz/aB， 其中， ay不产生对 有影响的力矩， az可通过角度传感器直接读取计算。 0064 上述获取偏差值和对应关系的预处理步。

19、骤可以在第一次使用前执行， 以建立起偏 差值和转向时的角速度的对应关系， 后序使用时则直接调用该对应关系来匹配偏差值即 可。 应当理解， 也可以由装备生产厂商通过试验获得偏差值、 以及偏差值和角速度的对应关 系， 将这些数据预置在检测系统的存储器， 这样则不再需要上述的预处理步骤。 0065 本发明还提供了检测系统， 用于检测农具转向时的倾角数据。 一实施例的检测系 统包括： 安装在所述农具的、 用于检测农具的倾角的角度传感器； 安装在所述农具的卫星定 位仪； 分别与所述角度传感器和所述卫星定位仪连接的微处理器； 以及存储有能够被所述 微处理器执行的计算机可读程序的存储器； 所述计算机可读程序。

20、被所述微处理器执行时， 所述检测系统执行上述的检测方法。 0066 可以采用的角度传感器包括但不限于MEMS传感器、 陀螺仪。 0067 可以使用上述检测系统的农具包括但不限于平地机、 联合整地机。 0068 上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明， 这些详细的说明仅仅限于帮助 本领域技术人员理解本发明的内容， 并不能理解为对本发明保护范围的限制。 本领域技术 人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、 等效变换等均应包含在本发明的保护范 围内。 说明书 4/4 页 6 CN 111412886 A 6 图1 图2 说明书附图 1/3 页 7 CN 111412886 A 7 图3 图4 说明书附图 2/3 页 8 CN 111412886 A 8 图5 图6 说明书附图 3/3 页 9 CN 111412886 A 9 。