农业自动平地目标斜面确定方法及装置与流程

1.涉及农业技术领域，具体涉及平地方法。


背景技术：

2.为了便于灌溉，减少水土流失，增加土地产出率，世界各国普遍采用平地机来整理土地，农业上的自动平地系统一般由拖拉机+平地铲+自动平地控制系统组成，在农业领域，通常对于“做目标面”分为：做平面和做斜面，其中做平面又分为快速平面和高级平面，做斜面又分为快速斜面和高级斜面，其中快速平面具体为：对于当前高低起伏不大的地块，通过把铲斗放到挨着地面，直接把当前高程设为目标面高程。也可再适当上下微调，快速完成平面目标面的设置；高级平面具体为：对于当前高低起伏较大的地块，为了更合理地设置目标高程，一般通过绕场采点取平均值的方法；其中：由于开车时要把铲斗抬起来，所以需要先进行铲斗高度的校准，然后开车过程中采点的高程减去铲斗的高度，才是该点地面的高程。一般每2米左右采一个点，绕场一圈，最后取平均值设为目标高程。也可再适当上下微调，完成平面目标面的设置；高级斜面具体为：为了更通用地支持各种目标斜面的设置，采用三点采点生成通用平面方程(ax+by+cz+d＝0)的方法。三点采点过程中，如果该点的目标高程已在铲斗最高最低高程之外，则该点的高程还可再手动编辑调整；
3.而现有技术中多为激光型控制系统，但是激光型由于易受扬尘和距离影响，并且不便于做斜面，因而现有技术中尚未有一种简单，高效的快速斜面的方法。
4.现有部分平地机已经开始采用基于卫星的控制系统来操作，但是现有基于卫星的平地机做目标面的基本原理还是采用三点确定一个平面的方式，做目标面过程繁琐不清晰。特别是做斜面目标面的打点过程，通常需要开车绕地打3个点；或者至少开车两端地头各打1个点，然后要用户计算填写”斜率”。这两种方式使用都很麻烦，增加了使用复杂度，降低了使用体验。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中，做目标面的基本原理还是采用三点确定一个平面的方式，做目标面过程繁琐不清晰。特别是做斜面目标面的打点过程，通常需要开车绕地打3个点；或者至少开车两端地头各打1个点，然后要用户计算填写”斜率”。这两种方式使用都很麻烦，增加了使用复杂度，降低了使用体验的技术问题，本发明提供的技术方案为：
6.农业自动平地目标斜面确定方法，基于平地铲，所述方法包括：
7.步骤一：采集所述平地铲当前位置的位置信息一；
8.步骤二：推算所述平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；
9.步骤三：根据所述位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与所述航向角垂直方向上、与所述位置信息一高程相同的点的位置信息三；
10.步骤四：根据所述位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。
11.进一步，提供一个优选实施方式，所述位置信息具体为：经度、纬度和高程信息。
12.进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤四中，得到目标斜面信息的方法具体为：根据平面方程的一般表达式得到。
13.进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤二中，移动距离为100米。
14.进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤二中，移动方向为朝向所述平地铲所在的目标斜面的预设范围内、与所述平地铲所在的边缘相对的对面边缘。
15.基于同一发明构思，本发明还提供了农业自动平地目标斜面确定装置，基于平地铲，所述装置包括：
16.模块一：用于采集所述平地铲当前位置的位置信息一；
17.模块二：用于推算所述平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；
18.模块三：用于根据所述位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与所述航向角垂直方向上、与所述位置信息一高程相同的点的位置信息三；
19.模块四：用于根据所述位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。
20.进一步，提供一个优选实施方式，所述位置信息具体为：经度、纬度和高程信息。
21.进一步，提供一个优选实施方式，所述模块四中，得到目标斜面信息的方法具体为：根据平面方程的一般表达式得到。
22.基于同一发明构思，本发明还提供了计算机储存介质，用于储存计算机程序，所述计算机程序用于被计算机读取，使其执行所述的农业自动平地目标斜面确定方法。
23.基于同一发明构思，本发明还提供了计算机，包括处理器和储存介质，当所述处理器处理所述储存介质中储存的计算机程序时，所述计算机执行所述的农业自动平地目标斜面确定方法。
24.与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：
25.本发明提供的农业自动平地目标斜面确定方法，提出了一种极简的做斜面目标面的过程，利用铲斗的经纬度高程+车辆的航向角+每移动一定距离升降多少厘米，只需单点打点即可完成，大大提高了做斜面目标面和整个平地过程的易用性。
26.本发明提供的农业自动平地目标斜面确定方法，替换了现有技术中，容易受到干扰的激光平地方法，采用卫星平地方法，并且大大改善现有的使用复杂、使用体验低的三点确定一平面的方法，仅需单个打点即可完成斜面目标面的确定。
27.适合应用于农业平地的工作中。
附图说明
28.图1为背景技术中提到的农业上的自动平地系统的实物拍摄图片；
29.图2为实施方式一中提到的自动平地系统的电气原理框图；
30.图3为实施方式十一中提到的农业自动平地目标斜面确定方法做快速斜面的目标区域作业前的实景拍摄照片；
31.图4为实施方式十一中提到的农业自动平地目标斜面确定方法做快速斜面的目标区域作业后的实景拍摄照片。
具体实施方式
32.为使本发明提供的技术方案的优点和有益之处体现得更清楚，现结合附图对本发明提供的技术方案进行进一步详细地描述，具体的：
33.实施方式一、结合图2说明本实施方式，本实施方式提供了农业自动平地目标斜面确定方法，基于平地铲，所述方法包括：
34.步骤一：采集所述平地铲当前位置的位置信息一；
35.步骤二：推算所述平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；
36.步骤三：根据所述位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与所述航向角垂直方向上、与所述位置信息一高程相同的点的位置信息三；
37.步骤四：根据所述位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。
38.具体的：
39.位置信息二主要推算在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置的高度变化。
40.由于实际应用中，做斜面时，大多为高边同高，低边同高，即平面方程ax+by+cz+d＝0中，x系数可设为0。
41.这样，只要把车辆对着对面地头，通过铲斗的当前经纬度高程，和车辆的航向角，及每一定距离升降多少厘米，即可确定目标斜面，单点打点即可完成该目标斜面的设置，快速简单。
42.其中，车辆的航向角，车辆双天线时，可直接获得；车辆单天线时，稍微往前驾驶一两米，通过车辆上的gnss天线+imu计算获得。
43.每一定距离升降多少厘米，这种方式比让用户计算填写“斜率”简单容易得多。
44.具体计算方式为：
45.1、铲斗当前位置p1点的经度/纬度/高程，已得，转换为xyz三维坐标。
46.2、根据车辆航向角，即为平地铲的航向角，需要注意所处的象限不同时处理的差异，加上每一定距离升降多少厘米，即斜率，求得车头方向某处，例如用100米处，p2点的xyz三维坐标。
47.3、求得水平面上与车辆航向角垂直方向上，与p1点同高的某处，例如用10米处，p3点的xyz三维坐标。
48.4、已知p1/p2/p3三点的xyz三维坐标，根据平面方程的一般表达式ax+by+cz+d＝0，求得该平面方程的abcd四个系数，即该平面或快速斜面已确定。
49.平面方程的一般表达式ax+by+cz+d＝0，为三元一次方程，一般采用消元法求解，即利用消元思想使三元变二元，再变一元，最终求得各系数。
50.本实施方式还提供了农业自动平地目标斜面确定系统，包括：
51.控制单元、手柄和铲斗。控制单元包括控制器和终端，通过4g双天线和gnss天线1实现数据通信，手柄与控制单元信号连接，铲斗通过液压阀驱动，与控制单元信号连接，通过gnss天线2实现数据通信。
52.实施方式二、本实施方式是对实施方式一提供额农业自动平地目标斜面确定方法的进一步限定，所述位置信息具体为：经度、纬度和高程信息。
53.实施方式三、本实施方式是对实施方式二提供的农业自动平地目标斜面确定方法的进一步限定，所述步骤四中，得到目标斜面信息的方法具体为：根据平面方程的一般表达式得到。
54.实施方式四、本实施方式是对实施方式一提供额农业自动平地目标斜面确定方法的进一步限定，所述步骤二中，移动距离为100米。
55.实施方式五、本实施方式是对实施方式一提供额农业自动平地目标斜面确定方法的进一步限定，所述步骤二中，移动方向为朝向所述平地铲所在的目标斜面的预设范围内、与所述平地铲所在的边缘相对的对面边缘。
56.参见图3和4，分别为农业自动平地目标斜面确定方法做快速斜面的目标区域作业前和作业后的实景拍摄照片；
57.可见总体平地效果优良。
58.实施方式六、本实施方式提供了农业自动平地目标斜面确定装置，基于平地铲，所述装置包括：
59.模块一：用于采集所述平地铲当前位置的位置信息一；
60.模块二：用于推算所述平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；
61.模块三：用于根据所述位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与所述航向角垂直方向上、与所述位置信息一高程相同的点的位置信息三；
62.模块四：用于根据所述位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。
63.实施方式七、本实施方式是对实施方式六提供的农业自动平地目标斜面确定装置的进一步限定，所述位置信息具体为：经度、纬度和高程信息。
64.实施方式八、本实施方式是对实施方式七提供的农业自动平地目标斜面确定装置的进一步限定，所述模块四中，得到目标斜面信息的方法具体为：根据平面方程的一般表达式得到。
65.实施方式九、本实施方式提供了计算机储存介质，用于储存计算机程序，所述计算机程序用于被计算机读取，使其执行实施方式一提供的农业自动平地目标斜面确定方法。
66.实施方式十、本实施方式提供了计算机，包括处理器和储存介质，当所述处理器处理所述储存介质中储存的计算机程序时，所述计算机执行实施方式一提供的农业自动平地目标斜面确定方法。
67.以上通过几个具体实施方式对本发明提供的技术方案进行进一步详细地描述，是为了突出本发明提供的技术方案的优点和有益之处，并不用于作为对本发明的限制，任何基于本发明的精神和原则范围内的，对本发明的合理修改和改进，实施方式的合理组合和等同替换等，均应当包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.农业自动平地目标斜面确定方法，基于平地铲，其特征在于，所述方法包括：步骤一：采集所述平地铲当前位置的位置信息一；步骤二：推算所述平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；步骤三：根据所述位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与所述航向角垂直方向上、与所述位置信息一高程相同的点的位置信息三；步骤四：根据所述位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。2.根据权利要求1所述的农业自动平地目标斜面确定方法，其特征在于，所述位置信息具体为：经度、纬度和高程信息。3.根据权利要求2所述的农业自动平地目标斜面确定方法，其特征在于，所述步骤四中，得到目标斜面信息的方法具体为：根据平面方程的一般表达式得到。4.根据权利要求1所述的农业自动平地目标斜面确定方法，其特征在于，所述步骤二中，移动距离为100米。5.根据权利要求1所述的农业自动平地目标斜面确定方法，其特征在于，所述步骤二中，移动方向为朝向所述平地铲所在的目标斜面的预设范围内、与所述平地铲所在的边缘相对的对面边缘。6.农业自动平地目标斜面确定装置，基于平地铲，其特征在于，所述装置包括：模块一：用于采集所述平地铲当前位置的位置信息一；模块二：用于推算所述平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；模块三：用于根据所述位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与所述航向角垂直方向上、与所述位置信息一高程相同的点的位置信息三；模块四：用于根据所述位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。7.根据权利要求6所述的农业自动平地目标斜面确定装置，其特征在于，所述位置信息具体为：经度、纬度和高程信息。8.根据权利要求7所述的农业自动平地目标斜面确定装置，其特征在于，所述模块四中，得到目标斜面信息的方法具体为：根据平面方程的一般表达式得到。9.计算机储存介质，用于储存计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于被计算机读取，使其执行权利要求1所述的农业自动平地目标斜面确定方法。10.计算机，包括处理器和储存介质，其特征在于，当所述处理器处理所述储存介质中储存的计算机程序时，所述计算机执行权利要求1所述的农业自动平地目标斜面确定方法。

技术总结
农业自动平地目标斜面确定方法及装置，涉及农业技术领域。为解决现有技术中，自动平地方式时做目标斜面过程都很麻烦，增加了使用复杂度，降低了使用体验的技术问题，本发明提供的技术方案为：农业自动平地目标斜面确定方法，基于平地铲，方法包括：步骤一：采集平地铲当前位置的位置信息一；步骤二：推算平地铲在预设航向角下、移动预设的距离+斜率到达的位置信息二；步骤三：根据位置信息一和位置信息二，推算水平面上、与航向角垂直方向上、与位置信息一高程相同的点的位置信息三；步骤四：根据位置信息一、位置信息二和位置信息三，得到目标斜面信息。适合应用于农业平地的工作中。适合应用于农业平地的工作中。适合应用于农业平地的工作中。


技术研发人员：曹向华
受保护的技术使用者：黑龙江惠达科技发展有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/5