農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到精準農(nóng)業(yè)中農(nóng)機自動駕駛精度的測量方法，尤其涉及到一種農(nóng)機作 業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星導航技術(shù)的發(fā)展，在農(nóng)機導航自動駕駛作業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越廣泛。 但由于衛(wèi)星鐘差精度的高低及其產(chǎn)品性能的差異和所采用的差分技術(shù)的不同，使得各衛(wèi)星 導航產(chǎn)品在農(nóng)機作業(yè)過程中的定位導航精度也參差不齊。而目前，測試農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航 自動駕駛精度常采用的鋼尺測量的方法，效率低而測試精確度不高，不能有效的、較為準確 的反映出農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述問題，提出了一種農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精 度的測試方法。
[0004] 本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其該方法的數(shù)據(jù)采集是利 用RTK差分衛(wèi)星導航設(shè)備進行單個測量點的靜態(tài)相對定位，并記錄測量點的經(jīng)煒度，再進行 測試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度，具體包括如下步驟： 1. 采集農(nóng)機衛(wèi)星導航自動駕駛作業(yè)的數(shù)據(jù):農(nóng)機作業(yè)后，根據(jù)農(nóng)機所載農(nóng)具的具體幅 寬，采用該幅寬內(nèi)所含最大壟數(shù)為一組壟，，選取每組壟的中心壟溝，于該中心壟溝中等距 離設(shè)置11個測量點，并且通過直尺輔助令相鄰兩組壟的對應測量點的連線垂直于壟向，再 利用RTK差分衛(wèi)星導航設(shè)備分多次測量每個測量點的基于WGS84坐標系的大地坐標值； 2. 數(shù)據(jù)的預處理:將步驟一得到的大地坐標值轉(zhuǎn)換二維平面直角坐標值，并對轉(zhuǎn)換后 的坐標值進行有效數(shù)據(jù)篩選，剔除野值后計算每一個測量點坐標值的平均值； 3. 線性回歸擬合以及垂直判斷:根據(jù)步驟二得到的坐標值的平均值，采用最小二乘法 對每一條中心壟溝的測量點的坐標值進行線性回歸擬合，得到線性回歸方程，并根據(jù)需要 進行實測數(shù)據(jù)的插值計算，然后判斷相鄰兩中心壟溝的對應測量點是否在垂直于壟向的同 一直線上，若相同則進入下一步； 4. 計算精度:通過步驟二得到的測量點的坐標值的平均值以及步驟三得到的每一條中 心壟溝的線性回歸方程，分別結(jié)合壟向直線度計算模型計算壟向直線度，結(jié)合壟間平行度 計算模型計算壟間平行度，壟向直線度和壟間平行度即表征農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精 度。
[0005] 作為本發(fā)明的進一步改進，同一條中心壟溝的相鄰兩個測量點之間的距離為50m~ 100m〇
[0006] 作為本發(fā)明的進一步改進，壟向直線度計算模型的公式為

其中，N為作業(yè)行數(shù)，其等于中心壟溝的數(shù)量;心為第i個中心壟溝的數(shù)據(jù)數(shù)量；ΔΧυ為 第i個中心壟溝的第j個測量點與回歸方程的偏差值(單位:mm); A、B、C分別為線性回歸方程 系數(shù);Xij、Yij分別為第i個中心壟溝的第j個測量點的坐標值。
[0007] 作為本發(fā)明的進一步改進，壟間平行度計算模型的公式為
其中N為作業(yè)行數(shù)，其等于中心壟溝的數(shù)量;&為第i個中心壟溝的數(shù)據(jù)數(shù)量;Lu為第i 和i+1中心壟溝的第j個測量點間距離(單位:m);L〇為標準農(nóng)機作業(yè)幅寬;X(1+1)j、Y (1+1)j分別 為第i+Ι個中心壟溝的第j個測量點的坐標值;Xij、Yij分別為第i個中心壟溝的第j個測量點 的坐標值。
[0008] 本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，高效、準確，其能準確地對 農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的進行檢測，減少了工作量和人為測量操作誤差的帶入， 有效地提高了測試的效率及測試結(jié)果的精確度。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法的原理圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，作進一步 說明： 本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其該方法的數(shù)據(jù)采集是利用 RTK差分衛(wèi)星導航設(shè)備進行單個測量點的靜態(tài)相對定位，并記錄測量點的經(jīng)煒度，再進行測 試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度，具體包括如下步驟： 1.采集農(nóng)機衛(wèi)星導航自動駕駛作業(yè)的數(shù)據(jù):農(nóng)機作業(yè)后，根據(jù)農(nóng)機所載農(nóng)具的具體幅 寬，采用該幅寬內(nèi)所含最大壟數(shù)為一組壟，選取每組壟的中心壟溝作為測試對象，測試地段 選在壟的地中段，根據(jù)壟長在中心壟溝內(nèi)每隔l〇〇m(壟長大于1000m)或每隔50m(壟長小于 1000m)選取一個測量點，每幅中心壟溝的測量點共設(shè)11個（即共1000m或500m)。以第一幅設(shè) 完測量點的中心壟溝為基準，使用鋼尺或其它直線工具在垂直于壟向的方向上，將其余各 組被測壟組的中心壟溝也設(shè)置上測量點。測量點設(shè)定后，在地勢較高、視野開闊的區(qū)域架設(shè) 好RTK差分衛(wèi)星基準站，同時將衛(wèi)星移動站連接好，等RTK差分信號接收穩(wěn)定后，再按組進行 逐點測量，每個測量點記錄大于等于10個數(shù)據(jù)，并將測量后的數(shù)據(jù)通過手持機記錄下來，此 時測得的數(shù)據(jù)為各測量點基于WGS84坐標系的大地坐標值。
[0011] 2 .數(shù)據(jù)的預處理：目前，衛(wèi)星導航設(shè)備所產(chǎn)生的定位結(jié)果是位于WGS84坐標系中 的，WGS84坐標是一個協(xié)議地球坐標參考系，其坐標原點位于地球的質(zhì)心上。為了使測試結(jié) 果準確，將步驟一得到的大地坐標值轉(zhuǎn)換為二維平面直角坐標值。而為了使測試結(jié)果能真 實的反映出農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度，需要進行有效數(shù)據(jù)的篩選，可以需要根據(jù)實 際需要規(guī)定一個精度范圍，剔除不符合精度范圍的坐標值，然后對篩選后的單個測量點的 多個坐標值進行平均值的計算。
[0012] 3.線性回歸擬合以及垂直判斷:根據(jù)步驟二得到的坐標值的平均值，采用最小二 乘法對每一條中心壟溝的測量點的坐標值進行線性回歸擬合，得到線性回歸方程，并根據(jù) 需要進行實測數(shù)據(jù)的插值計算，然后判斷相鄰兩中心壟溝的對應測量點是否在垂直于壟向 的同一直線上，若相同則進入下一步； 4.計算精度:壟向直線度(RL)和壟間平行度(PBR)可以表征農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕 駛精度。壟向直線度是指衡量農(nóng)機田間直線作業(yè)精度的指標，通常用各測量點到擬合線性 回歸直線的偏差來表示，直線度的數(shù)值越小，說明農(nóng)機田間行走軌跡越直，農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導 航自動駕駛精度越高。壟間平行度是指為了評價兩幅壟間的結(jié)合線精度的指標。一般用兩 幅壟的測量點的距離與標準農(nóng)機作業(yè)幅寬（如耕幅)作差來表示，平行度的數(shù)值為負時，說 明兩幅壟間存在作業(yè)重疊，平行度的數(shù)值為正時，說明兩幅壟間作業(yè)存在遺漏，平行度的絕 對值越小，則表示兩幅壟間的結(jié)合線精度越高。因此，農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度測試 的核心計算模型包括壟向直線度計算模型和壟間平行度計算模型。通過步驟二得到的測量 點的坐標值的平均值以及步驟三得到的每一條中心壟溝的線性回歸方程，分別結(jié)合壟向直 線度計算模型計算壟向直線度，結(jié)合壟間平行度計算模型計算壟間平行度。
[0013] 上述的壟向直線度計算模型的公式為
其中，N為作業(yè)行數(shù)，其等于中心壟溝的數(shù)量;心為第i個中心壟溝的數(shù)據(jù)數(shù)量；ΔΧυ為 第i個中心壟溝的第j個測量點與回歸方程的偏差值(單位:mm); A、B、C分別為線性回歸方程 系數(shù);Xij、Yij分別為第i個中心壟溝的第j個測量點的坐標值。
[0014] 上述的壟間平行度計算模型的公式為
其中N為作業(yè)行數(shù)，其等于中心壟溝的數(shù)量;&為第i個中心壟溝的數(shù)據(jù)數(shù)量;Lu為第i 和i+1中心壟溝的第j個測量點間距離(單位:m);L〇為標準農(nóng)機作業(yè)幅寬;X(1+1)j、Y (1+1)j分別 為第i+Ι個中心壟溝的第j個測量點的坐標值;Xij、Yij分別為第i個中心壟溝的第j個測量點 的坐標值。
[0015] 上述的衛(wèi)星導航可以采用GPS導航系統(tǒng)、北斗導航系統(tǒng)等導航系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1. 農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其特征在于該方法的數(shù)據(jù)采集是利用 RTK差分衛(wèi)星導航設(shè)備進行單個測量點的靜態(tài)相對定位，并記錄測量點的經(jīng)締度，再進行測 試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度，具體包括如下步驟： 1) 采集農(nóng)機衛(wèi)星導航自動駕駛作業(yè)的數(shù)據(jù):農(nóng)機作業(yè)后，根據(jù)農(nóng)機所載農(nóng)具的具體幅 寬，采用該幅寬內(nèi)所含最大壟數(shù)為一組壟，選取每組壟的中屯、壟溝，于該中屯、壟溝中等距離 設(shè)置11個測量點，并且通過直尺輔助令相鄰兩組壟的對應測量點的連線垂直于壟向，再利 用RTK差分衛(wèi)星導航設(shè)備分多次測量每個測量點的基于WGS84坐標系的大地坐標值； 2) 數(shù)據(jù)的預處理:將步驟一得到的大地坐標值轉(zhuǎn)換二維平面直角坐標值，并對轉(zhuǎn)換后 的坐標值進行有效數(shù)據(jù)篩選，剔除野值后計算每一個測量點坐標值的平均值； 3) 線性回歸擬合W及垂直判斷:根據(jù)步驟二得到的坐標值的平均值，采用最小二乘法 對每一條中屯、壟溝的測量點的坐標值進行線性回歸擬合，得到線性回歸方程，并根據(jù)需要 進行實測數(shù)據(jù)的插值計算，然后判斷相鄰兩中屯、壟溝的對應測量點是否在垂直于壟向的同 一直線上，若相同則進入下一步； 4) 計算精度:通過步驟二得到的測量點的坐標值的平均值W及步驟=得到的每一條中 屯、壟溝的線性回歸方程，分別結(jié)合壟向直線度計算模型計算壟向直線度，結(jié)合壟間平行度 計算模型計算壟間平行度，壟向直線度和壟間平行度即表征農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精 度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其特征在于同 一條中屯、壟溝的相鄰兩個測量點之間的距離為50m~100m。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其特征在于壟 向直線度計算模型的公式為其中，N為作業(yè)行數(shù)，其等于中屯、壟溝的數(shù)量;Ni為第i個中屯、壟溝的數(shù)據(jù)數(shù)量；A XiJ為 第i個中屯、壟溝的第j個測量點與回歸方程的偏差值(單化mm);A、B、C分別為線性回歸方程 系數(shù);Xu、Yu分別為第i個中屯、壟溝的第j個測量點的坐標值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其特征在于壟 間平行度計算模型的公式為其中N為作業(yè)行數(shù)，其等于中屯、壟溝的數(shù)量;Ni為第i個中屯、壟溝的數(shù)據(jù)數(shù)量;Lu為第i 和i+1中屯、壟溝的第j個測量點間距離(單位:m);L日為標準農(nóng)機作業(yè)幅寬;X(i+i)j、Y(w)j分別 為第i+1個中屯、壟溝的第j個測量點的坐標值;Xu、Yu分別為第i個中屯、壟溝的第j個測量點 的坐標值。
【專利摘要】本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法涉及到精準農(nóng)業(yè)中農(nóng)機自動駕駛精度的測量，該方法的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，其特征在于該方法的數(shù)據(jù)采集是利用RTK差分衛(wèi)星導航設(shè)備進行單個測量點的靜態(tài)相對定位，并記錄測量點的經(jīng)緯度，再進行測試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度；本發(fā)明的農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的測試方法，高效、準確，其能準確地對農(nóng)機作業(yè)衛(wèi)星導航自動駕駛精度的進行檢測，減少了工作量和人為測量操作誤差的帶入，有效地提高了測試的效率及測試結(jié)果的精確度。
【IPC分類】G01C25/00
【公開號】CN105651311
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王新忠, 吉輝利, 王熙, 莊衛(wèi)東
【申請人】黑龍江八一農(nóng)墾大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月1日