基于GNSS航向微分和MEMS陀螺仪的农机轮角测量方法

S24%S237; [目的]设计一种农机前轮转角测量方法,代替安装复杂的连杆式轮角传感器.[方法]采用GNSS天线测量航向和速度,MEMS陀螺仪测量车身和车轮的合转动速率,计算MEMS陀螺仪与GNSS航向微分差值,获得车轮转动速率;设计自适应卡尔曼滤波器进行信息融合和校正,获得车轮转向角,并进行性能验证和田间应用试验.[结果]与连杆式轮角传感器测量结果对比,轮角测量方法的拖拉机在偏离航线2.5和1.5 m进行上线时,平均绝对误差(MAE)分别为1.13°和0.87°,均方根误差(RMSE)分别为0.90° 和0.68°,上线时间分别为29.4和23.5 s;以4 km/h田间导航应用时,MAE...

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Published in华南农业大学学报 Vol. 41; no. 5; pp. 91 - 98
Main Authors 何杰, 高维炜, 王辉, 岳斌斌, 张帆, 张智刚
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 华南农业大学 工程学院/南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广东 广州,510642 01.09.2020
Subjects
农机导航
卡尔曼滤波器
转向轮角
MEMS陀螺仪
航向
农业机械
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Summary:S24%S237; [目的]设计一种农机前轮转角测量方法,代替安装复杂的连杆式轮角传感器.[方法]采用GNSS天线测量航向和速度,MEMS陀螺仪测量车身和车轮的合转动速率,计算MEMS陀螺仪与GNSS航向微分差值,获得车轮转动速率;设计自适应卡尔曼滤波器进行信息融合和校正,获得车轮转向角,并进行性能验证和田间应用试验.[结果]与连杆式轮角传感器测量结果对比,轮角测量方法的拖拉机在偏离航线2.5和1.5 m进行上线时,平均绝对误差(MAE)分别为1.13°和0.87°,均方根误差(RMSE)分别为0.90° 和0.68°,上线时间分别为29.4和23.5 s;以4 km/h田间导航应用时,MAE为0.44°,RMSE为0.87°,满足拖拉机旱地作业要求.[结论]GNSS航向微分和MEMS陀螺仪轮角测量方法与连杆式轮角传感器测量性能相当,能够替代轮角传感器用于较低速农业机械导航.
ISSN:1001-411X
DOI:10.7671/j.issn.1001-411X.202002014