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申请/专利权人：常州江苏大学工程技术研究院;江苏大学;上海上实现代农业开发有限公司

摘要：本发明涉及一种自动驾驶农机田间转弯掉头拼接行优化控制方法，将完整转弯掉头路径分解为作业路径、第一段弧线路径、跨行直线路径、第二段直线路径、下一作业路径；以点到直线的距离作为农机路径切换的判断依据；以航向角变化量或转向轨迹特征信息作为农机转向弧线段结束的判断依据；将实际转弯半径与目标转弯半径的比值作为地面滑移系数；在跨行直线路径段上只调整农机航向偏差；在第二段转弯弧线路段上修正目标转向角度与弧线结束点位置，并修正导向车轮偏转角度。通过优化路径切换的判断依据，计算前段弧线路径的偏差状态以修正后段弧线路径的起始、终止位置、目标转向半径和导向车轮偏差角度，实现转弯掉头过程的自适应调节，提高拼接行精度。

主权项：1.一种自动驾驶农机田间转弯掉头拼接行优化控制方法，其特征在于，包括：当农机在第一作业路径段行驶时，控制器以点到直线的距离代替点到点的距离作为农机路径切换的判断依据；当农机在转弯弧线路段行驶时，控制器以航向角变化量或转向轨迹特征信息，代替延时或点到点距离作为农机转向弧线段结束的判断依据；通过农机在第一段转弯弧线路段的轨迹信息计算实际转弯半径，将实际转弯半径与目标转弯半径的比值作为地面滑移系数；在跨行直线路径段上只调整农机航向偏差；在第二段转弯弧线路段上根据累积误差修正目标转向角度与弧线结束点位置，并根据地面滑移系数修正导向车轮偏转角度；所述当农机在第一作业路径段行驶时，控制器以点到直线的距离代替点到点的距离作为农机路径切换的判断依据包括：农机沿第一作业路径段接近A点时，保证航向的正确；采用农机实时位置到过A点的直线与第一作业路径段的垂线的距离作为第一作业路径段的结束判断条件；当距离小于设定阈值时停止作业并减速，然后以农机当前位置为A’点，开始转向过程并切换索引路径至第一段转弯弧线路段；A点为第一作业路径段与第一段转弯弧线路段的连接点，即第一段转弯弧线路段的起点；所述当农机在转弯弧线路段行驶时，控制器以航向角变化量或转向轨迹特征信息，代替延时或点到点距离作为农机转向弧线段结束的判断依据包括：在第一段转弯弧线路段上，先记录A’点的坐标x0,y0，然后控制转向机构动作，使农机导向车轮偏转并稳定在设定角度；在转向过程中，连续监测农机实时位置轨迹特征Δx＝|x-x0|、Δy＝|y-y0|、dx＝|xn-xn-1|、dy＝|yn-yn-1|；当农机转到30度，即时，记录第一个转向轨迹点的坐标x1，y1；当农机转到45度，即时，记录第二个转向轨迹点的坐标x2，y2；当农机转到60度，即时，记录第三个转向轨迹点的坐标x3，y3；通过3个轨迹点坐标求解实际转向轨迹半径，计算地面滑移系数k；当|Δx-Δy|≈0且dxdy大于设定阈值时，即以农机当前位置为B’点，转向机构回正结束转向，农机索引至跨行直线路径段；所述在第二段转弯弧线路段上根据累积误差修正目标转向角度与弧线结束点位置，并根据地面滑移系数修正导向车轮偏转角度包括：在第二段转弯弧线路段上根据累积误差修正目标转向角度与弧线结束点D位置，根据第一段转弯弧线路段反馈的地面滑移系数修正导向车轮偏转角度，使农机转向结束时轨迹与下一作业路径段相接；修正目标转向角度：当农机通过O点所在垂线，延长农机在O’点航向线和下一作业路径段得到两者的交点，过交点做角平分线；过O’点做农机航向线的垂线与角平分线相交，交点到点O’的距离即为修正后的目标转弯半径；当累积误差使农机向下方偏离时目标转弯半径增大，转弯弧线结束点D沿下一作业路径段下移至D’点；当累积航向误差使农机向上方偏离时目标转弯半径减小，转弯弧线结束点D沿下一作业路径段上移至D’点；修正导向车轮偏转角度，导向车轮偏转角度与转弯半径的运动学关系为： 其中，δ为导向车轮偏转角度，L为车辆轴距，R为目标转弯半径；由第二段转弯弧线路段地面滑移系数定义可得：R'＝k·R则实际导向车轮偏转角度为

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