基于铲车载荷监测的GNSS平地作业路径动态规划与导航方法

摘要

本发明公开了基于铲车载荷监测的GNSS平地作业路径动态规划与导航方法，该方法包括平地前和平地中；平地前，地形测量，划分栅格，插值处理，计算农田基准高程并设置导航路径更新周期T；开始平地过程，每经过时间T，在铲车所在的栅格位置处读取所在位置三维坐标、当前行驶方向角及铲车载荷量，计算目标栅格并计算拖拉机转向角；铲车行走过程中改变的地形使用新的高程值覆盖原有数据；为避免多次重复行走，对于已经达到基准高程精度要求的栅格进行标记。该方法实现了整体的最优规划以及实时的最优规划；缩短整个土地平整过程拖拉机的行走路程，提高平整作业效率，解决了传统技术中路径规划方式固定、规划决策缺少实时反馈的问题。

主权项

基于铲车载荷监测的GNSS平地作业路径动态规划与导航方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、平地前，S101、地形数据采集；标定原点三维坐标，进行边界测量和内部测量，相对所述原点三维坐标，以相对坐标的形式即高程值保存农田地形数据；S102、对农田进行栅格划分，对所述高程值进行插值处理、并以矩阵H形式存储所述高程值；S103、计算农田基准高程；利用公式(1)进行计算$H_{ref}=H_{avr}-\frac{1+R}{2RN}(R\times \Sigma (H_{avr}-H_f)-\Sigma (H_c-H_{avr}\left)\right)---\left(1\right)$其中，H_ref为基准高程；H_avr为所述步骤S102的插值后得到的高程值的平均值；R为挖填土方比；N为栅格总数；H_f为所述步骤S102的插值后得到的高程值小于H_avr的高程值、H_c为所述步骤S102的插值后得到的高程值大于H_avr的高程值；S104、设定导航更新周期T，利用公式(2)求取；$T\approx 2r/\bar{v}(T\in N)---\left(2\right)$其中，为行驶速度；r为栅格边长；S2、平地中，S201、周期性读取当前铲车的方向角、三维坐标以及载荷量；S202、根据所述步骤S201得到的当前铲车的方向角划定目标区域范围，并确定目标栅格；S203、根据所述步骤S201得到的当前铲车的三维坐标，确定当前铲车所在位置的栅格，根据铲车当前所在的位置栅格和所述目标栅格，并由当前铲车的方向角计算出铲车转向角；S204、铲车根据步骤S203给出的转向角行走，并对行走过的栅格的高程值进行实时数据更新；S205、对高程值改变的栅格的更新后的高程值进行判断；S206、如果所述步骤S205中更新后的高程值达到所述基准高程的精度范围，即满足H_ref‑2cm≤H_ij≤H_ref+2cm，则将该栅格的标记参数设定为0，即已达到平整标准，否则为默认值1，避免多次重复行走；S207、判断是否达到导航更新周期T时间，若从步骤S201开始已经完成一个周期T时间的循环，则进入新的一轮循环，重复上述步骤S201～S206，直至平地全过程结束；若没有达到T时间，则铲车继续按照当次提示的转向角行驶，直到下一轮循环开始。