[发明专利]一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统

权利要求书

1.一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统，其特征在于，包括数据采集模块、GPS导航模块、无线通信模块、监测模块、数据处理模块、转向模块、整机控制模块以及智能终端；

所述数据采集模块用于采集农田地块边界信息，所述GPS导航模块用于采集拖拉机行驶过程中拖拉机的位姿信息；所述数据处理模块用于规划拖拉机的期望行驶路线，所述转向模块用于控制拖拉机的转向；

所述数据采集模块将农田地块边界曲线传输到数据处理模块，所述GPS导航模块将拖拉机的位姿信息传输到数据处理模块，所述智能终端通过无线通信模块将目标位置信息传输到数据处理模块；

所述数据处理模块接收农田地块边界曲线、拖拉机的位姿信息和目标位置信息并进行融合处理得到道路边界信息，通过所述道路边界信息得到道路中线，根据所述道路中线得到拖拉机的期望行驶路线；所述数据处理模块规划拖拉机期望行驶路线的具体步骤为：

S21：检测得到的道路中线是否有弯曲趋势，若无弯曲趋势，拖拉机沿当前方向继续行驶，如检测到有弯曲趋势，则开始规划拖拉机的行驶路径；具体包括：

S211：所述弯曲趋势包括直角转弯和曲线转弯；其中直角转弯的计算为：分别计算最大转向半径Rmax和最小转向半径Rmin，最佳转向半径：R=（Rmax+Rmin）/2；

S212：曲线转弯的计算为：将所得到的道路中线的曲线拟合成数段直线，分别求得其相邻两段的外接圆弧，所述圆弧为最佳转向路径；

S22：所述转向模块根据拖拉机的期望行驶路线控制拖拉机的转向，即实时获取拖拉机当前航向角与最佳转向路径切线的夹角θ；具体步骤包括：

S221：将拖拉机的起点作为坐标原点，建立二维坐标系；

S222：将期望行驶路线上拖拉机当前位置附近的三个点标记为（X0，Y0）、（X1，Y1）和(X2，Y2)；求出经过三点的圆弧轨迹；

S223：此轨迹的切线与拖拉机当前航向角的夹角θ即为此时拖拉机的转向角度，拖拉机行驶过程中实时监测角度θ，保持θ为0；

所述数据处理模块将拖拉机的期望行驶路线和拖拉机当前航向角与最佳转向路径切线的夹角θ传输到监测模块，所述监测模块结合拖拉机的期望行驶路线、夹角θ和拖拉机的实时位置对拖拉机的偏离值作出分析；具体步骤如下：

S31：获取拖拉机实时位置的坐标（）；将点（）标记为验证点；

S32：获取期望行驶路线中与拖拉机实时位置对应的参考点；参考点的获取准则为，获取期望行驶路线中与点（）若干不重合的对应点，计算对应点与参考点的距离，将最近距离的对应点标记为参考点；

S33：将期望行驶路线中的参考点标记为（Ji，Ki）；i=1...n；

S34：利用公式计算得出拖拉机的偏离值WE；其中，验证点与参考点的距离越近，θ越小，则拖拉机的偏离值WE越小；b1和b2为预设系数；

S34：当WE超过预设阈值时，则监测模块生成预警信号并将预警信号传输到整机控制模块；所述整机控制模块接收预警信号控制报警器发出警报并控制拖拉机停止运行。