農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(zhǔn)農(nóng)業(yè)中農(nóng)機(jī)自動駕駛精度的測量方法，尤其涉及到一種農(nóng)機(jī)作 業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，在農(nóng)機(jī)導(dǎo)航自動駕駛作業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)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(dǎo)航產(chǎn)品在農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中的定位導(dǎo)航精度也參差不齊。而目前，測試農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(zhǔn)確 的反映出農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精 度的測試方法。
[0004] 本發(fā)明的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航設(shè)備進(jìn)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(jìn)行 測試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度，具體包括如下步驟： 1. 采集農(nóng)機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛作業(yè)的數(shù)據(jù):農(nóng)機(jī)作業(yè)后，根據(jù)農(nóng)機(jī)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(yīng)測量點的連線垂直于壟向，再 利用RTK差分衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備分多次測量每個測量點的基于WGS84坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)值； 2. 數(shù)據(jù)的預(yù)處理:將步驟一得到的大地坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換二維平面直角坐標(biāo)值，并對轉(zhuǎn)換后 的坐標(biāo)值進(jìn)行有效數(shù)據(jù)篩選，剔除野值后計算每一個測量點坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)值進(jìn)行線性回歸擬合，得到線性回歸方程，并根據(jù)需要 進(jìn)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(yīng)測量點是否在垂直于壟向的同 一直線上，若相同則進(jìn)入下一步； 4. 計算精度:通過步驟二得到的測量點的坐標(biāo)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精 度。
[0005] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，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(jìn)一步改進(jìn)，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(biāo)值。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，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(biāo)準(zhǔn)農(nóng)機(jī)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(biāo)值;Xij、Yij分別為第i個中心壟溝的第j個測量點 的坐標(biāo)值。
[0008] 本發(fā)明的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的測試方法，高效、準(zhǔn)確，其能準(zhǔn)確地對 農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的進(jìn)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的測試方法，作進(jìn)一步 說明： 本發(fā)明的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航設(shè)備進(jìn)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(jìn)行測 試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度，具體包括如下步驟： 1.采集農(nóng)機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛作業(yè)的數(shù)據(jù):農(nóng)機(jī)作業(yè)后，根據(jù)農(nóng)機(jī)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(zhǔn)，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(zhǔn)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(jìn)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(jī)記錄下來，此 時測得的數(shù)據(jù)為各測量點基于WGS84坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)值。
[0011] 2 .數(shù)據(jù)的預(yù)處理：目前，衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備所產(chǎn)生的定位結(jié)果是位于WGS84坐標(biāo)系中 的，WGS84坐標(biāo)是一個協(xié)議地球坐標(biāo)參考系，其坐標(biāo)原點位于地球的質(zhì)心上。為了使測試結(jié) 果準(zhǔn)確，將步驟一得到的大地坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為二維平面直角坐標(biāo)值。而為了使測試結(jié)果能真 實的反映出農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度，需要進(jìn)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(biāo)值，然后對篩選后的單個測量點的 多個坐標(biāo)值進(jìn)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(biāo)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(biāo)值進(jìn)行線性回歸擬合，得到線性回歸方程，并根據(jù) 需要進(jìn)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(yīng)測量點是否在垂直于壟向 的同一直線上，若相同則進(jìn)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕 駛精度。壟向直線度是指衡量農(nóng)機(jī)田間直線作業(yè)精度的指標(biāo)，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(jī)田間行走軌跡越直，農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo) 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(biāo)。一般用兩 幅壟的測量點的距離與標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)機(jī)作業(yè)幅寬（如耕幅)作差來表示，平行度的數(shù)值為負(fù)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)農(nóng)機(jī)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(biāo)值;Xij、Yij分別為第i個中心壟溝的第j個測量點 的坐標(biāo)值。
[0015] 上述的衛(wèi)星導(dǎo)航可以采用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等導(dǎo)航系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1. 農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航設(shè)備進(jìn)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(jìn)行測 試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度，具體包括如下步驟： 1) 采集農(nóng)機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛作業(yè)的數(shù)據(jù):農(nóng)機(jī)作業(yè)后，根據(jù)農(nóng)機(jī)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(yīng)測量點的連線垂直于壟向，再利 用RTK差分衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備分多次測量每個測量點的基于WGS84坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)值； 2) 數(shù)據(jù)的預(yù)處理:將步驟一得到的大地坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換二維平面直角坐標(biāo)值，并對轉(zhuǎn)換后 的坐標(biāo)值進(jìn)行有效數(shù)據(jù)篩選，剔除野值后計算每一個測量點坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)值進(jìn)行線性回歸擬合，得到線性回歸方程，并根據(jù)需要 進(jìn)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(yīng)測量點是否在垂直于壟向的同 一直線上，若相同則進(jìn)入下一步； 4) 計算精度:通過步驟二得到的測量點的坐標(biāo)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精 度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(biāo)值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)農(nóng)機(jī)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(biāo)值;Xu、Yu分別為第i個中屯、壟溝的第j個測量點 的坐標(biāo)值。
【專利摘要】本發(fā)明的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的測試方法涉及到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中農(nóng)機(jī)自動駕駛精度的測量，該方法的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航設(shè)備進(jìn)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(jìn)行測試數(shù)據(jù)的處理計算分析，最終得出農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度；本發(fā)明的農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的測試方法，高效、準(zhǔn)確，其能準(zhǔn)確地對農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛精度的進(jìn)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(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月1日