基于GNSS航向微分和MEMS陀螺仪的农机轮角测量方法

• 作者: 何杰 岳斌斌 张帆 张智刚 王辉 高维炜
• 来源期刊: 华南农业大学学报
• 学科: 农学
• 关键词: 转向轮角 MEMS陀螺仪 卡尔曼滤波器 农机导航 农业机械 航向
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 页码范围: 91-98
• 页数: 8页
• 分类号: S24|S237
• 字数: 5152字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202002014

摘要

[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.