[发明专利]一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统

说明书

本发明公开了一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统，包括数据采集模块、GPS导航模块、雷达模块、监测模块、无线通信模块、数据处理模块、转向模块、预警管理模块、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；所述预警管理模块接收到预警信号和拖拉机的位置信息并分配至对应的管理人员进行处理。

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，特别是涉及一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统。

背景技术

随着我国经济战略的实施与推进，农业机械自动化及智能化水平不断提高，用户对农业机械的自动化程度提出了更高的要求。如今越来越多的拖拉机已经集成或者加装了自动导航驾驶系统，用于在起垄、播种、植保等不同的田间作业过程中实现拖拉机的自动驾驶与转向，从而保证理想的作业效果。

但是在拖拉机田间作业过程中，作业人员常根据经验和一些常识性规则进行田间作业路径设计，存在重耕、漏耕、多走路程等问题，影响作业生产效率。因此，针对农用车辆无人驾驶系统的自动作业路径规划具有重大意义，目前无人驾驶车辆的转向控制系统还没有一个最优的控制方法能够合理规划车辆行驶路径并准确调整；

而且在拖拉机田间作业的过程中，存在不能实时根据拖拉机的偏离值进行分析预警以及合理的选取人员进行处理修正，导致无人驾驶的拖拉机偏离路线，发生事故或对农田造成破坏的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统。本发明通过数据采集模块发布采集任务并选取对应的采集人员，采集人员首次操控拖拉机顺时针绕行待采边界一周，绕行过程中打开GPS；拖拉机绕行过程中，拖拉机左车轮紧贴待采边界，且绕行车速保持较低匀速；得到农田地块边界曲线；通过农田地块边界曲线、拖拉机的位姿信息和目标位置信息进行融合处理得到道路边界信息，从而得到拖拉机的期望行驶路线，能够合理规划车辆行驶路径并准确调整；

通过拖拉机的期望行驶路线、拖拉机当前航向角与最佳转向路径切线的夹角θ和拖拉机的实时位置对拖拉机的偏离值作出分析，当偏离值大于预设阈值时，及时预警，同时通过预警管理模块分配至对应的管理人员对预警机进行修正，从而避免无人驾驶的拖拉机偏离路线，发生事故或对农田造成破坏的问题；提高工作效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种无人驾驶拖拉机自动导航转向系统，包括数据采集模块、GPS导航模块、雷达模块、监测模块、无线通信模块、数据处理模块、转向模块、预警管理模块、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；