本發(fā)明涉及天線安裝誤差的校準(zhǔn)方法，尤其涉及校準(zhǔn)航向角誤差的方法，還涉及地形補(bǔ)償方法及地形補(bǔ)償系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中使用的自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)包括基準(zhǔn)站、接收機(jī)、慣導(dǎo)系統(tǒng)和控制器?；鶞?zhǔn)站向移動(dòng)站發(fā)送差分?jǐn)?shù)據(jù)。接收機(jī)基于差分?jǐn)?shù)據(jù)獲得拖拉機(jī)的實(shí)時(shí)位置。慣導(dǎo)系統(tǒng)獲得拖拉機(jī)的姿態(tài)數(shù)據(jù)?？刂破魈幚硭鲎藨B(tài)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)位置得到拖拉機(jī)運(yùn)行線路。

但隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了在拖拉機(jī)頂部安裝雙天線以測量拖拉機(jī)姿態(tài)的方式，這種方式可以替代慣導(dǎo)系統(tǒng)。這種方式通過在拖拉機(jī)的車頂安裝主天線和從天線，由于安裝有誤差，安裝誤差將使得基于主天線和從天線的信號(hào)得到的航向角存在偏差，所以，急需一種校準(zhǔn)雙天線系統(tǒng)的航向角安裝誤差的方法，而且，該方法操作簡便，校準(zhǔn)精度高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種安裝雙天線引起的航向角誤差的校準(zhǔn)方法，該方法操作簡便。

本發(fā)明還提供一種自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于所述航向角誤差校準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)，使得車輛能在精準(zhǔn)的路徑上行駛。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種航向角誤差校準(zhǔn)方法，用于校準(zhǔn)在車輛頂部安裝有主天線和從天線引起的航向角誤差。該方法包括如下步驟：S1、將車輛置于平坦地面上，確保車輛的前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形唬谲囕v行駛過程中采集車輛的航向角；S2、根據(jù)θ＝(α+β)/2-γ獲得原始航向角誤差，其中，α和β分別為行駛過程中采集的航向角且采集這兩個(gè)航向角的位置點(diǎn)之間的直線距離為預(yù)設(shè)值，γ為所述兩個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成的線段的航向角；S3、計(jì)算多個(gè)原始航向角誤差的平均值得到航向角誤差。

在一種實(shí)施方式種，在車輛行駛過程中采集車輛的航向角具體為：在所述行駛軌跡的一個(gè)位置點(diǎn)和與該位置點(diǎn)相隔預(yù)定值的另一位置點(diǎn)采集車輛的航向角；或者，在所述行駛軌跡的首段和尾段采集航向角。

在一種實(shí)施方式種，所述車輛行駛速度至少1m/s。

在一種實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)值至少為30米。

本發(fā)明還公開一種控制器，該控制器包括接收模塊、處理模塊和輸出模塊，其中，所述接收模塊接收航向角；所述處理模塊基于航向角和航向角誤差獲得車輛控制指令，其中，所述航向角誤差采用如下步驟獲得：S1、將車輛置于平坦地面上，確保車輛的前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形唬谲囕v行駛過程中采集車輛的航向角；S2、根據(jù)θ＝(α+β)/2-γ獲得原始航向角誤差，其中，α和β分別為在行駛軌跡上直線距離為預(yù)設(shè)值的兩個(gè)位置點(diǎn)采集的航向角，γ為所述兩個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成的線段的航向角；S3、計(jì)算多個(gè)原始航向角誤差的平均值得到航向角誤差。

在一種實(shí)施方式種，在車輛行駛過程中采集車輛的航向角具體為：在所述行駛軌跡的一個(gè)位置點(diǎn)和與該位置點(diǎn)相隔預(yù)定值的另一位置點(diǎn)采集車輛的航向角；或者，在所述行駛軌跡的首段和尾段采集航向角。

在一種實(shí)施方式種，所述車輛行駛速度至少1m/s。

在一種實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)值至少為30米。

本發(fā)明還公開一種自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)置在車輛頂部的主天線和從天線、接收機(jī)和控制器。所述接收機(jī)基于主天線和從天線接收的衛(wèi)星信號(hào)獲得車輛的航向角；所述控制器基于所述航向角和航向角誤差產(chǎn)生控制車輛行駛的指令，其中，所述航向角誤差采用如下方法獲得：S1、將車輛置于平坦地面上，確保車輛的前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形?，在車輛行駛過程中采集車輛的航向角；S2、根據(jù)θ＝(α+β)/2-γ獲得原始航向角誤差，其中，α和β分別為在行駛軌跡上直線距離為預(yù)設(shè)值的兩個(gè)位置點(diǎn)采集的航向角，γ為所述兩個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成的線段的航向角；S3、計(jì)算多個(gè)原始航向角誤差的平均值得到航向角誤差。

在一種實(shí)施方式種，在車輛行駛過程中采集車輛的航向角具體為：在所述行駛軌跡的一個(gè)位置點(diǎn)和與該位置點(diǎn)相隔預(yù)定值的另一位置點(diǎn)采集車輛的航向角；或者，在所述行駛軌跡的首段和尾段采集航向角。

在一種實(shí)施方式種，所述車輛行駛速度至少1m/s。

在一種實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)值至少為30米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明在車輛的前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形坏那疤嵯率管囕v行駛，在行駛過程中采集航向角并根據(jù)θ＝(α+β)/2-γ計(jì)算原始航向角誤差，對(duì)原始航向角誤差平均就得到最終的航向角誤差，這樣，只需要確保車輛的前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形患纯赏瓿珊较蚪钦`差的校準(zhǔn)，操作簡單。

2、由于在所述行駛軌跡的位置點(diǎn)和與該位置點(diǎn)相隔預(yù)設(shè)距離的另一位置采集車輛的航向角；或者，在所述行駛軌跡的首段和尾段采集航向角，這樣，不僅運(yùn)算量小，而且能確保航向角誤差的校準(zhǔn)精度。

3、由于所述車輛行駛速度為1m/s，30秒后至少行駛30米，如果RTK的定位誤差為5cm，則，兩點(diǎn)的最大誤差為0.096°；60秒后至少行駛60米以上，如果RTK的定位誤差為5cm，可以算出兩點(diǎn)的航向誤差最大為0.048°，所以，精度高；在對(duì)原始航向角誤差求平均值后，校準(zhǔn)精度更高，可以滿足要求。

4、由于所述預(yù)設(shè)值至少為30米，這樣，公式中γ的計(jì)算精度高而使得本發(fā)明獲得航向角誤差精度高，再由于雙天線在測量航向且基線長為1m時(shí)的測量精度為0.2°，在上述情況下，公式中γ的計(jì)算精度高而使得本發(fā)明獲得航向角誤差精度最差為0.3°，所以，本發(fā)明是一種操作簡單且能確保校準(zhǔn)精度的方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中航向角誤差校準(zhǔn)方法第一種車輛運(yùn)行軌跡的示意圖；

圖2是本發(fā)本發(fā)明航向角誤差校準(zhǔn)方法另一種車輛行駛軌跡的示意圖。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說明。

本發(fā)明的技術(shù)人員在研發(fā)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)過程中，將主天線和從天線安裝于車輛頂部且使得主天線和從天線的連線沿著車輛的橫軸方向，在安裝過程中，人工安裝將導(dǎo)致誤差，這種誤差導(dǎo)致航向角出現(xiàn)誤差，進(jìn)而，使得車輛不會(huì)按照預(yù)設(shè)的線路行駛，比如，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，這種誤差將使得拖拉機(jī)偏移預(yù)定的路線，影響作業(yè)效果。為了校準(zhǔn)安裝主天線和從天線引起的航向角誤差，本發(fā)明提出了校準(zhǔn)航向角誤差的方法。

請(qǐng)參閱圖1和圖2，本實(shí)施例的航向角誤差校準(zhǔn)方法主要步驟如下：

S1、將車輛置于平坦地面上，確保車輛的前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形?，在車輛行駛過程中采集車輛的航向角。

在該步驟中，保證拖拉機(jī)前輪轉(zhuǎn)向?yàn)橹形患纯删痛_保車輛的行駛軌跡是曲率比較小的圓弧，當(dāng)然，最為理想的行駛軌跡是直線，現(xiàn)實(shí)中很難滿足，所以，本發(fā)明使得車輛行駛軌跡是曲率比較小的圓弧，以此來代替直線。

在該步驟中，車輛(拖拉機(jī))行駛速度至少是1m/s，這樣，30秒后行駛的路程至少為30米，如果RTK的定位誤差為5cm，則，可以算出該兩位置點(diǎn)的航向誤差最大為0.096°；60秒后至少行駛60米，如果RTK的精度帶來的定位誤差約為5cm，可以算出兩點(diǎn)的航向誤差最大為0.048°，所以，行駛速度至少1m/s可以確保校驗(yàn)精度高；在對(duì)原始航向角誤差求平均值后，校準(zhǔn)精度更高，可以滿足要求。另外，行駛速度至少為1m/s還可以保證采集速度快，很快能將數(shù)據(jù)采集完成。

為了提高計(jì)算的航向角誤差的精度，在行駛過程中采集車輛的航向角有如下兩種方式(如何采集航向角及航向角如何計(jì)算得到屬于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明僅對(duì)采集方式說明如下)。第一種方式如下：

所述行駛軌跡的一個(gè)位置點(diǎn)和與該位置點(diǎn)相預(yù)定值的另一位置點(diǎn)采集車輛的航向角，圖1僅僅示意出7個(gè)位置點(diǎn)(A、a1、a12、a13、a14、a15、B)，以該7個(gè)點(diǎn)為例說明第一種采集方式如下：行駛軌跡上的位置點(diǎn)A采集航向角，又在位置點(diǎn)A+30米采集航向角；位置點(diǎn)a1采集航向角，又在位置點(diǎn)a1+30米采集航向角；在位置點(diǎn)a2采集航向角，又在位置點(diǎn)a2+30米采集航向角；在位置點(diǎn)a3采集航向角，又在位置點(diǎn)a3+30米處采集航向角……，在B處采集航向角，以此類推。這種方式確保了數(shù)據(jù)的成對(duì)出現(xiàn)，提高了計(jì)算航向角誤差的精度，基于本實(shí)施例的啟示，技術(shù)人員可以理解，預(yù)定值至少為30米，這樣，可以確保數(shù)據(jù)成對(duì)出現(xiàn)，步驟S2的公式中γ的計(jì)算精度高而使得本發(fā)明獲得航向角誤差精度為0.096°，精度高。當(dāng)然，預(yù)定值也可以是其他值，只要能滿足公式2中α和β的要求即可。

第二種方式，在所述行駛軌跡的首段和尾段采集航向角，首段和尾段根據(jù)需要的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)確定，以確保計(jì)算精度和運(yùn)算量小為目的。比如，需要前后20個(gè)位置點(diǎn)的航向角，按照前述1m/s的速度，首段就是自起點(diǎn)開始20米的行駛軌跡，尾段是軌跡上某點(diǎn)至終點(diǎn)的行駛軌跡是20米，圖2示意出首段和尾段各5個(gè)位置點(diǎn)。

S2、根據(jù)θ＝(α+β)/2-γ獲得航向角誤差，其中，α和β分別為在行駛軌跡上直線距離為預(yù)設(shè)值的兩個(gè)位置點(diǎn)采集的航向角，γ為所述兩個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成的線段的航向角。

在該步驟中，直線距離為預(yù)設(shè)值的兩個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成的線段就可以求得一個(gè)航向角，比如，圖1所示AB僅是一種一種組合，如果a11和a15的直線距離為預(yù)設(shè)值，也可以用來計(jì)算航向角。圖2首段和尾段分別示意出5個(gè)位置點(diǎn)，則，共有5種組合，AB也僅是其中一種組合；所述預(yù)設(shè)值根據(jù)精度需要而設(shè)定，預(yù)設(shè)值越大，精度越高，在本發(fā)明中，為了使得校準(zhǔn)精度在0.3度之內(nèi)，所述預(yù)設(shè)值至少為30米，比如，30、35、40、50、60、80、120等，這樣，公式中γ的計(jì)算精度高而使得本發(fā)明獲得航向角誤差精度高。當(dāng)預(yù)設(shè)值為30米時(shí)，如果RTK定位誤差為5cm，則，可以算出兩點(diǎn)的航向誤差最大為0.096°；預(yù)設(shè)值為60米時(shí)，如果RTK的精度帶來的定位誤差約為5cm，可以算出兩點(diǎn)的航向誤差最大為0.048°，所以，本發(fā)明是一種操作簡單且能確保校準(zhǔn)精度的方法。

請(qǐng)參閱圖1，以AB為例說明上述公式的推導(dǎo)過程如下：

圖1中拖拉機(jī)從A點(diǎn)行駛至B點(diǎn)，其中，θ為安裝主天線和從天線導(dǎo)致的航向角誤差，是我們需要校準(zhǔn)的角度。角α1為拖拉機(jī)在位置點(diǎn)A的實(shí)際航向，角β1為拖拉機(jī)在位置點(diǎn)B的實(shí)際航向，那么，在位置點(diǎn)A采集到的航向角α＝α1+θ(公式1)，在位置點(diǎn)B采集到的航向角β＝β1+θ(公式2)，線段AB的航向角可以通過點(diǎn)A和點(diǎn)B的坐標(biāo)計(jì)算出來，記為γ。根據(jù)幾何關(guān)系有如下公式：

δ＝γ-β1 (3)

δ＝α1-γ (4)

根據(jù)上述公式3和公式4，α1+β1＝2γ(公式5)，而根據(jù)公式1和公式2，有α+β＝α1+β1+2θ(公式6)，所以，有α+β＝2γ+2θ，由此，

θ＝(α+β)/2-γ (7)

通過上述公式7對(duì)于前后各20個(gè)位置點(diǎn)的情況，將直線距離為所述預(yù)設(shè)值的兩個(gè)位置點(diǎn)的航向角作為上述α和β并將該兩個(gè)點(diǎn)的構(gòu)成的線段計(jì)算航向角γ，由此，可以得到多個(gè)航向角誤差，為方便后面敘述，將此航向角誤差稱為原始航向角誤差。

S3、計(jì)算多個(gè)原始航向角誤差的平均值得到最終的航向角誤差。

將步驟S2中計(jì)算得到的多個(gè)原始航向角誤差進(jìn)行平均就得到最終的航向角誤差，以圖2為例，假如前后各5個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成5種組合計(jì)算得到5個(gè)原始航向角誤差，將這5個(gè)原始航向角誤差進(jìn)行平均就得到最終的航向角誤差。

以上述航向角誤差校準(zhǔn)方法的技術(shù)思路為基礎(chǔ)，本發(fā)明還可以提供一種控制器，該控制器包括接收模塊、處理模塊和輸出模塊。所述接收模塊接收航向角。所述處理模塊基于航向角、航向角誤差和來自角度傳感器的角度信號(hào)獲得車輛控制指令，其中，所述航向角誤差采用如下步驟獲得：S1、將車輛置于平坦地面上，確保車輛的行駛軌跡是圓弧，在車輛行駛過程中采集車輛的航向角；S2、根據(jù)θ＝(α+β)/2-γ獲得航向角誤差，其中，α和β分別為在行駛軌跡上直線距離為預(yù)設(shè)值的兩個(gè)位置點(diǎn)采集的航向角，γ為所述兩個(gè)位置點(diǎn)構(gòu)成的線段的航向角；S3、計(jì)算多個(gè)航向角誤差的平均值得到最終的航向角誤差，所述處理模塊還基于航向角、航向角誤差和來自角度傳感器的角度信號(hào)產(chǎn)生車輛控制指令。所述輸出模塊輸出所述車輛控制指令。

以上述航向角誤差校準(zhǔn)方法的技術(shù)思路為基礎(chǔ)，本發(fā)明還公開一種自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)，該駕駛系統(tǒng)與現(xiàn)有自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)的區(qū)別在于：該自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)的控制器基于航向角、航向角誤差和來自角度傳感器的角度信號(hào)產(chǎn)生控制車輛行駛的指令，具體的，在控制器接收到接收機(jī)的航向角后，將該航向角與航向角誤差相減以得到實(shí)際航向角，并基于該實(shí)際航向角和來自角度傳感器的角度信號(hào)產(chǎn)生控制車輛行駛的指令。如何產(chǎn)生指令屬于現(xiàn)有技術(shù)，如何獲得航向角誤差如前所述，在此不再贅述。這種自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)可以安裝于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的拖拉機(jī)上，當(dāng)在拖拉機(jī)上安裝主天線和從天線后，利用前述航向角誤差校準(zhǔn)方法得到航向角誤差，并將航向角誤差存儲(chǔ)于控制器內(nèi)，在拖拉機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)會(huì)通過接收機(jī)(也可以稱為移動(dòng)站)獲得車輛的航向角，將該航向角與預(yù)先存儲(chǔ)的航向角誤差相減得到實(shí)際的航向角，基于該航向角和來自角度傳感器的角度信號(hào)產(chǎn)生控制指令以使得車輛按照預(yù)設(shè)線路行駛，比如，沿著直線行駛，提高作業(yè)精度。

另外，本發(fā)明適用于安裝有主天線、從天線以及慣導(dǎo)系統(tǒng)的拖拉機(jī)。