[发明专利]一种车轮转角测量装置及运行方法

说明书

本发明涉及一种自动驾驶辅助装置，具体说是车轮转角测量装置及运行方法。它包括车轮陀螺仪、力矩电机和导航控制箱，导航控制箱内有车身陀螺仪。运行时，导航控制箱先通过车轮陀螺仪和力矩电机分别获得车轮转向角速度和方向盘的转向角速度信息，对二者信息进行加权融合，融合后的角速度信息进行积分得到车轮角度信息，再在车辆运动过程中，导航控制箱根据车辆运动学模型预估车辆前轮转角，采用kalman滤波估计，实时估计和修正车轮角度积分误差和陀螺零偏，确保了车轮角度信息的准确性。该测量装置的安装过程简便、消耗的人力较少，使用效率较高。

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶辅助装置，具体说是车轮转角测量装置及运行方法，特别适用于农机。

背景技术

在精准农业领域，农机在自动驾驶时需要知晓驱动轮的转角信息，作为车辆状态信息用于反馈控制，车轮角度信息的精度直接关系到农机的行走精度，直接影响农机作业效率和效果。

传统的车轮转角测量装置为接触式霍尔式传感器。然而，接触式霍尔传感器的缺点是结构件较为复杂，安装较麻烦。并且霍尔旋转中心和农机转向节中心要求同轴安装，安装时需要专业人员花费很长时间校准车轮中心位置的角度，导致安装过程较繁琐，消耗的人力较多。而且，需专业人员花费很长时间校准车轮中心位置的角度，导致使用效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种车轮转角测量装置及运行方法，该测量装置的安装过程简便、消耗的人力较少，使用效率较高。

为解决上述问题，提供以下技术方案：

本发明的车轮转角测量装置的特点是包括安装在车辆前轮转向节上的车轮陀螺仪。与车辆方向盘相连的力矩电机。安装在车辆车身上的导航控制箱，导航控制箱内有车身陀螺仪。

本发明的车轮转角测量装置的运行方法的特点是包括如下步骤：

步骤1：导航控制箱通过车轮陀螺仪和力矩电机分别获得车辆前轮角速度信息和方向盘的角速度信息，对二者信息进行加权融合，对融合后的角速度信息去除车体旋转角速度后进行积分得到车辆前轮角度信息，具体含有以下步骤：

步骤101，导航控制箱高频率实时获取车轮陀螺仪的角速度信息ω_gyro

其中，ω_gyro＝ω₁+Bias_a，ω₁是车辆前轮实际角速度，Bias_a是车轮陀螺仪偏置。

步骤102：导航控制箱实时获取力矩电机的转向速度信息ω_motor

其中，ω_motor＝ω₂，ω₂是力矩电机输出的角速度。

步骤103：导航控制箱对车轮陀螺仪的角速度信息ω_gyro和力矩电机的角速度信息ω_motor进行加权融合

其中，ω＝(ω_gyro+ω_motor)/2，ω加权融合后的车轮陀螺仪的角速度信息和力矩电机的角速度信息。

步骤104：导航控制箱实时获取车身旋转角速度信息ω_vehicle

其中，ω_vehicle＝ω₃+Bias_b，ω₃是车身实际角速度，Bias_b是车身陀螺仪偏置，Bias_b是被导航控制箱中的GNSS/INS组合导航估计出来的已知量。

步骤105：导航控制箱对融合后的角速度信息去除车体旋转角速度后进行积分，得到车辆前轮角度信息θ₁，积分公式是：