一种农用机械的转弯预警方法、装置及农用机械的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种农用机械的转弯预警方法、装置及农用机械，用以解决现有的地头预测报警对于形状不是矩形的田地并不适用的问题。该方法包括：记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标；k为自然数；根据记录的所述实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐标；确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n；n为自然数，且n大于等于k；确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；在确定的距离差小于预设距离时，发出告警信息。
【专利说明】一种农用机械的转弯预警方法、装置及农用机械
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动控制【技术领域】，尤其涉及一种农用机械的转弯预警方法、装置及 农用机械。
【背景技术】
[0002] 拖拉机辅助导航系统是指提供一套设施以帮助拖拉机在田间自动驾驶，尽量减少 人工操作。目前由于拖拉机在田间地头的自动转弯存在着转弯半径过大、操作复杂等技术 不成熟问题，因此，现有的拖拉机辅助导航产品中，拖拉机在田间地头的转弯均采用人工控 制。
[0003] 由于拖拉机在田地中进行作业时可以采用自动驾驶，而在地头转弯时需要采用人 工转弯，因此，提前对确定作业区域的边界并报警，可以方便操作人员将拖拉机由自动驾驶 切换到手动驾驶。
[0004] 现有的可以进行地头预测报警的拖拉机辅助导航系统只能在田地为规整矩形状 况下进行地头预测报警。如图1所示，田地为规整矩形，在拖拉机到达地头开始转弯时，辅 助导航系统记录拖拉机的坐标，以及车辆的行驶方向；考虑到田地边界为矩形且拖拉机行 走的轨迹是平行等距的，直接按照垂直直线推测出下一次通过边界时的位置的坐标；当控 制器检测到拖拉机的当前位置与预测的下一次通过边界时的位置到达合适距离时，控制器 控制蜂鸣器发出声音报警，提醒操作人员将自动驾驶转换为手动驾驶。但是很多时候田地 并不是矩形的，这时候现有的地头预测报警不再适用。
[0005]综上所述，现有的地头预测报警对于形状不是矩形的田地并不适用。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例提供了一种农用机械的转弯预警方法、装置及农用机械，用以解决 现有的地头预测报警对于形状不是矩形的田地并不适用的问题。
[0007] 基于上述问题，本发明实施例提供的一种农用机械的转弯预警方法，包括：
[0008]记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标；k为自然数；
[0009] 根据记录的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述边界 上转弯时的预测位置坐标；
[0010] 确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;n为自然数，且n大于等于k;
[0011] 确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯 时的预测位置坐标之间的距离差；
[0012] 在确定的距离差小于预设距离时，发出告警信息。
[0013] 本发明实施例提供的一种农用机械的转弯预警装置，包括：
[0014]记录�？椋糜诩锹寂┯没翟谧饕登虻耐槐呓绲那発次转弯的预设时刻的 实际位置坐标；k为自然数；
[0015] 第一确定�？椋糜诟菁锹嫉氖导饰恢米辏范ㄋ雠┯没翟谒鰇次转 弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐标；
[0016] 第二确定模块，用于确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;n为自然 数，且n大于等于k;
[0017] 第三确定模块，用于确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在所述边 界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；
[0018] 报警�？椋糜谠谌范ǖ木嗬氩钚∮谠ど杈嗬胧保⒊龈婢畔�。
[0019] 本发明实施例提供的农用机械，包括控制器和报警器；
[0020] 所述控制器用于，记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻 的实际位置坐标；k为自然数；根据记录的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转 弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐标；确定所述农用机械在所述边界的已转弯的 次数n;n为自然数，且n大于等于k;确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在 所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；在确定的距离差小于预设距离 时，指示报警器发出告警信息；
[0021] 所述报警器，用于在所述控制器的指示下发出告警信息。
[0022] 本发明实施例的有益效果包括：
[0023] 本发明实施例提供的农用机械的转弯预警方法、装置和农用机械，通过记录农用 机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标，并根据记录的实际 位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐标； 以及确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;并确定所述农用机械的当前位置坐 标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；并在确 定的距离差小于预设距离时，发出告警信息，以提示操作人员将农用机械从自动驾驶模式 切换到手动驾驶模式，从而控制农用机械在所述边界转弯。该方法在作业区域的边界为任 意形状的情况下，都可以预先提示操作人员将农用机械从自动驾驶模式切换到手动驾驶模 式，从而控制转弯。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例提供的农用机械的转弯预警方法的流程图之一；
[0025] 图2为本发明实施例提供的农用机械的转弯预警方法的流程图之二；
[0026] 图3为本发明实施例提供的农用机械的转弯预警装置的结构示意图；
[0027] 图4为本发明实施例提供的农用机械的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 本发明实施例提供的农用机械的转弯预警方法、装置和农用机械，通过记录农用 机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标，并根据记录的实际 位置坐标，确定出所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐 标；然后确定出所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n，并确定所述农用机械的当前 位置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差，以 及在确定的距离差小于预设距离时，发出告警信息。
[0029] 下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种农用机械的转弯预警方法、装 置及农用机械的【具体实施方式】进行说明。
[0030] 本发明实施例提供的一种农用机械的转弯预警方法，如图1所示，包括：
[0031]S101、记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置 坐标；k为自然数；
[0032] 当农用机械作业时，在每一次农用机械前进的方向相同时，农用机械会在作业区 域的同一边界上转弯；预设时刻可以为每一次在所述边界上转弯的起始时刻，也可以为每 一次在所述边界上转弯的结束时刻，还可以为每一次在所述边界上转弯的起始时刻和结束 时刻。
[0033] 当预设时刻为每一次在所述边界上转弯的起始时刻和结束时刻时，每一次在所述 边界上转弯时，都会记录两个实际位置坐标，即该次转弯的起始时刻的实际位置坐标和该 次转弯的结束时刻的实际位置坐标，这样k较小时，例如，k= 1或2时，就可以预测出边界 的形状曲线；当预设时刻为每一次在所述边界上转弯的起始时刻或结束时刻时，每一次在 所述边界上转弯时，只会记录一个实际位置坐标。在所述边界上的一次转弯时的预测位置 坐标一般是指在所述边界上的该次转弯的起始时刻的预测位置坐标。
[0034]S102、根据记录的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述 边界上转弯时的预测位置坐标；
[0035]S103、确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;n为自然数，且n大于等于 k；
[0036] 在实际中可以记录农用机械在所述边界上的每次转弯，然后将记录的在所述边界 上的转弯次数作为农用机械在所述边界的已转弯的次数n;也可以根据农用机械的当前位 置坐标中的横坐标和农用机械的运行轨�？矶壤慈范ㄅ┯没翟谒霰呓绲囊炎涞拇� 数n。
[0037]S104、确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次 转弯时的预测位置坐标之间的距离差；
[0038] 其中，所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯 时的预测位置坐标之间的距离差，也就是所述农用机械的当前位置坐标中的纵坐标和所述 农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标中的纵坐标之差的绝对值。
[0039]S104可以仅在农用机械处于自动驾驶模式时执行，也可以既在农用机械处于自动 驾驶模式时执行，还在农用机械处于手动驾驶模式时执行。
[0040] S105、在确定的距离差小于预设距离时，发出告警信息。
[0041] 其中，告警信息可以包括蜂鸣器发出的报警声音，以及在农用机械的人机交互界 面上显示告警信息，以提示操作人员将农用机械由自动驾驶模式切换到手动驾驶模式，从 而控制转弯。
[0042] 其中，S102和S103并无时间上的先后顺序，可以先执行S102,后执行S103,也可 以先执行S103,后执行S102,还可以S102和S103同时执行。
[0043] 在S105之后，要重新执行S103、S104和S105直至作业区域完全被农用机械的运 行轨迹所覆盖。
[0044]当农用机械的辅助导航系统利用卫星定位系统对农用机械进行定位时，例如，利 用全球定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem)对农用机械进行定位从而控制农用机 械工作在自动驾驶模式时，农用机械在每次转弯时的实际位置坐标可以由辅助导航系统在 该位置坐标时的GPS坐标转换而来，也就是要将一个包含了经炜度和高度的坐标，转换为 二维的平面直角坐标系中的坐标。
[0045] 进一步地，本发明实施例提供的农用机械的转弯预警方法，如图2所示，还包括：
[0046]S201、记录所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯的预设时刻的实际位置坐 标；
[0047] S102具体包括：根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1次转弯中 的每次转弯的预设时刻的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述边界上第m次转弯时的 预测位置坐标；其中，m大于等于k，m为自然数。
[0048] 也就是说，在所述农用机械在所述边界的第k次转弯之后，还需要记录之后的每 一次在所述边界上转弯时的预设时刻的实际位置坐标；这样，在所述边界上第m次（m大于 k，m为自然数）转弯时的预测位置坐标，可以根据第m-1次在所述边界上转弯的预设时刻 的实际位置坐标、第m-2次在所述边界上转弯的预设时刻的实际位置坐标、…、第m-k+1次 在所述边界上转弯的预设时刻的实际位置坐标和第m-k次在所述边界上转弯的预设时刻 的实际位置坐标来确定，因此，每一次在所述边界上转弯时的预测位置坐标都是根据该次 转弯之前的k次转弯过程中记录的实际位置坐标确定的，不会产生累积误差，因此，本发明 实施例提供的农用机械的转弯预警方法可以精确的确定转弯时的预测位置坐标。
[0049] 在S201之后，要重新执行S102、S103、S104、S105和S201直至作业区域完全被农 用机械的运行轨迹所覆盖。
[0050] 在图1和图2中，以S104仅在农用机械处于自动驾驶模式时执行为例进行说明。
[0051] 当农用机械在作业区域中行驶时，在两端的边界都需要报警。考虑到两端边界的 报警方法相同，这里只对一端边界的报警进行讨论。下面仅以在同一边界上的每次转弯的 过程中的记录该次转弯的起始时刻的实际位置坐标和该次转弯的结束时刻的位置坐标为 例进行说明。
[0052] 农用机械在第一次接近边界时，无法进行报警，人工控制转弯时记录在该边界的 第一次转弯的起始时刻的实际位置坐标（Xpy1)，转弯后入堑时再次记录第一次转弯的结束 时刻的实际位置坐标（X2,y2)，当农用机械再次行驶到该边界附近，由于农用机械两次行驶 的轨迹平行，距离固定，这时候就可以根据记录的两个实际位置坐标通过插值法预测该次 到达该边界时的预测位置坐标，也就是在该边界上第二次转弯时的预测位置坐标，在农用 机械处于自动驾驶模式时，农用机械的当前位置坐标与在该边界上第二次转弯时的预测位 置坐标之间的距离小于预设距（预设距离可以为IOm)时，发出告警信息。
[0053] 在根据实际位置坐标来确定预测位置坐标时，可以采用各种多项式拟合的方法来 确定。例如可以采用Iagrange插值法来确定预测位置坐标。
[0054] 进一步地，S102具体包括：根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1 次转弯中的每次转弯的预设时刻的实际位置坐标，采用拉格朗日插值法，确定所述农用机 械在所述边界上第m次转弯时的预测位置坐标。
[0055] 插值多项式的阶数即选取的在同一边界的前面k次转弯时记录的实际位置坐标 进行插值。当记录的实际位置坐标的个数少于k时，取所有记录的实际位置坐标进行插值， 从而确定预测位置坐标。
[0056] 当采用拉格郎日Iagrange插值方式，对于第n+1次在所述边界上转弯时的预测位 置坐标，选取第n-k+1次在所述边界上转弯的预设时刻的实际位置坐标、…、第n次在所述 边界上转弯的预设时刻的实际位置坐标进行多项式插值得到拟合多项式P(X)，从而得出第 n+1次在所述边界上转弯时的预测位置坐标。拟合多项式p(X)为：
【权利要求】
1. 一种农用机械的转弯预警方法，其特征在于，包括： 记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标；k为 自然数； 根据记录的所述实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述边界 上转弯时的预测位置坐标； 确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;n为自然数，且n大于等于k; 确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的 预测位置坐标之间的距离差； 在确定的距离差小于预设距离时，发出告警信息。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 记录所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯的预设时刻的实际位置坐标； 根据记录的所述实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转弯之后，在所述边界 上转弯时的预测位置坐标，具体包括： 根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1次转弯中的每次转弯的预设时 刻的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述边界上第m次转弯时的预测位置坐标；其中， m大于k，m为自然数。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转 弯到第m-1次转弯中的每次转弯的预设时刻的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述边 界上第m次转弯时的预测位置坐标，具体包括： 根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1次转弯中的每次转弯的预设时 刻的实际位置坐标，采用拉格朗日插值法，确定所述农用机械在所述边界上第m次转弯时 的预测位置坐标。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，一次转弯的预设时刻的实际位置坐标，为该 次转弯的起始时刻的实际位置坐标和该次转弯的结束时刻的实际位置坐标。
5. -种农用机械的转弯预警装置，其特征在于，包括： 记录�？椋糜诩锹寂┯没翟谧饕登虻耐槐呓绲那発次转弯的预设时刻的实际 位置坐标；k为自然数； 第一确定�？椋糜诟菁锹嫉乃鍪导饰恢米辏范ㄋ雠┯没翟谒鰇次转 弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐标； 第二确定�？椋糜谌范ㄋ雠┯没翟谒霰呓绲囊炎涞拇问齨;n为自然数，且n大于等于k; 第三确定�？椋糜谌范ㄋ雠┯没档牡鼻拔恢米旰退雠┯没翟谒霰呓缟� 第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差； 报警�？椋糜谠谌范ǖ木嗬氩钚∮谠ど杈嗬胧保⒊龈婢畔�。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述记录�？榛褂糜冢锹妓雠┯没翟� 所述边界上第n+1次转弯的预设时刻的实际位置坐标； 所述第一确定�？椋咛逵糜�：根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1 次转弯中的每次转弯的预设时刻的实际位置坐标，确定所述农用机械在所述边界上第m次 转弯时的预测位置坐标；其中，m大于k，m为自然数。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于： 根据所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1次转弯中的每次转弯的预设时 刻的实际位置坐标，采用拉格朗日插值法，确定所述农用机械在所述边界上第m次转弯时 的预测位置坐标。
8. -种农用机械，其特征在于，包括控制器和报警器； 所述控制器用于，记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实 际位置坐标；k为自然数；根据记录的所述实际位置坐标，确定所述农用机械在所述k次转 弯之后，在所述边界上转弯时的预测位置坐标；确定所述农用机械在所述边界的已转弯的 次数n;n为自然数，且n大于等于k;确定所述农用机械的当前位置坐标和所述农用机械在 所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；在确定的距离差小于预设距离 时，指示报警器发出告警信息； 所述报警器，用于在所述控制器的指示下发出告警信息。
9.如权利要求8所述的农用机械，其特征在于，所述控制器用于： 记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标；根据 所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1次转弯中的每次转弯的预设时刻的实际 位置坐标，确定所述农用机械在所述边界上第m次转弯时的预测位置坐标；其中，m大于k， m为自然数；确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;确定所述农用机械的当前位 置坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；在确 定的距离差小于预设距离时，指示报警器发出告警信息；并记录所述农用机械在所述边界 上第n+1次转弯的预设时刻的实际位置坐标。
10.如权利要求9所述的农用机械，其特征在于，所述控制器具体用于： 记录农用机械在作业区域的同一边界的前k次转弯的预设时刻的实际位置坐标；根据 所述农用机械在所述边界上第m-k次转弯到第m-1次转弯中的每次转弯的预设时刻的实际 位置坐标，采用拉格朗日插值法，确定所述农用机械在所述边界上第m次转弯时的预测位 置坐标；确定所述农用机械在所述边界的已转弯的次数n;确定所述农用机械的当前位置 坐标和所述农用机械在所述边界上第n+1次转弯时的预测位置坐标之间的距离差；在确定 的距离差小于预设距离时，指示报警器发出告警信息；并记录所述农用机械在所述边界上 第n+1次转弯的预设时刻的实际位置坐标。
【文档编号】G01C21/00GK104515520SQ201410827700
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】罗建利, 田立, 曾杨, 周润珈, 胡敏 申请人:中联重科股份有限公司
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