[发明专利]一种适用于农业机械直线导航的侧滑角度估计方法及估计器

权利要求书

1.一种适用于农业机械直线导航的侧滑角度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在农业机械行进过程中，采集农业机械的前轮转向角信息、以及农业机械的前进速度信息、天线定位信息和当前姿态信息，并对其进行对应的分析处理；

步骤S2、构建农业机械的动力学方程并将其作为系统状态方程，基于状态观测器理论实现对直线导航路径追踪过程中的侧滑角度的估计，具体的：

(1)根据步骤S1所采集的农业机械的天线定位信息和当前姿态信息，分析并获得j时刻综合误差信号ε(j)：

其中，y(j)表示j时刻的位置偏差量测值，位置偏差记为导航点坐标距离路径规划线上最近点之间的距离，表示j时刻的航向偏差量测值，航向偏差记为车辆航向与路径规划线的航向之差，表示j时刻的航向偏差估计值，表示j时刻的位置偏差估计值，k_y和k_θ为系数，满足k_θ+k_y＜1，且k_θ＜k_y；位置偏差估计值和航向偏差估计值的初始值均为0；

(2)根据得到的综合误差信号ε(j)，分析并获得j时刻侧滑角度估计值

其中，表示j-1时刻的侧滑角度估计值，k₁为系数，T_s表示系统控制周期；

(3)根据采集的前轮转角信息、前进速度信息以及综合误差信号ε(j)和侧滑角度估计值对j时刻航向偏差进行估计，得到j时刻航向偏差估计值:

其中，表示j-1时刻的航向偏差估计值，v(j)为车辆当前前进速度，L为车身长度，δ(j)为当前前轮转向角度，k₂为系数；

(4)根据采集的农业机械前进速度信息以及分析获得的航向偏差估计值、侧滑角度估计值和综合误差信号，对航向的位置偏差进行估计，得到位置偏差估计值：

其中，表示j-1时刻的位置偏差估计值，k₃为系数。

2.根据权利要求1所述的适用于农业机械直线导航的侧滑角度估计方法，其特征在于：所述步骤S1中，对采集的数据进行分析处理时，具体采用以下方式：

(1)对采集的前轮转向角信息进行A/D转换并进行滤波处理，得到j时刻前轮转向角数字值δ(j)；

(2)对采集的农业机械的前进速度信息进行滤波得到j时刻的当前前进速度v(j)；

(3)对采集的天线定位信息和当前车辆姿态信息经过坐标变换及分析，得到导航点坐标信息与路径规划线之间的位置偏差量测值y(j)与航向偏差量测值定义j时刻位置偏差量测值y(j)为导航点坐标距离路径规划线上最近点之间的距离，航向偏差量测值为j时刻车辆航向与路径规划线的航向之差。

3.根据权利要求1所述的适用于农业机械直线导航的侧滑角度估计方法，其特征在于：所述步骤S2中，所构建的农业机械的动力学方程为：

其中，δ表示前轮轮角角度，L为农业机械车身长度，v表示车辆前进速度，β表示侧滑角度，表示航向偏差，y表示位置偏差，分别表示位置偏差和航向偏差的一阶倒数。

4.根据权利要求2所述的适用于农业机械直线导航的侧滑角度估计方法，其特征在于：在对采集的前轮转向角信息进行滤波处理时，采用均值滤波，定义均值滤波的滤波点数为N，A/D转换的采样间隔为Δt，系统控制周期为T_s，则均值滤波点数N满足关系式：

N＜0.5T_s/Δt。