专利名称：基于gps的实时计亩方法
技术领域：
本发明涉及一种基于GPS的实时计亩方法。
背景技术：
农业收获机械作业面积的统计对农作物生产领域来讲是一个很重要的参数。一方面，在现在精准农业的发展趋势下，农业收获机械作业面积的统计对掌握收割地块的农作物产量至关重要；另一方面，国内目前的农作物收割基本上实现了收获机械的机械化作业， 特别是在农忙季节，农户利用自有收割机进行跨区收费作业已成趋势，而收费的依据就是收获机械的作业面积，所以对收获机械作业面积的实时而精确的统计也成为这些利用收割机跨区作业机主的迫切需求。目前对收获机作业面积的统计方法大致有两种一种是在收获机驱动系统上安装传感器，利用该传感器检测驱动轮的旋转圈数，以此推算收割机前进距离，然后将前进距离与割幅相乘即得收割面积。这种方法能实时统计收割面积，但存在以下缺陷(I)收割机作业时的履带打滑将使根据驱动轮的旋转圈数推算出的前进距离与实际前进距离产生误差；
(2)采用该方式需对收割机的相关结构做改装，比较费时、费力。另一种统计作业面积的方法也利用了 GPS，它统计作业面积的方法是由人工手持这种计亩器在收割作业前后绕这收割地块走一圈，然后统计出面积，这种方法利用了 GPS 的便捷性，但统计作业面积的方式不够便捷，实时性不高，且额外增加了收割机机主的工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便有效，且无需对现有收获机械做任何改动，就可在收割机工作时对收割机进行实时计亩的基于GPS的实时计亩方法。本发明的技术解决方案是—种基于GPS的实时计亩方法，其特征是在收割机上安装通用GPS模块和嵌入式控制系统，GPS模块实时解算收割机在收割作业过程中收割机所处位置的经、纬度，嵌入式控制系统根据GPS解算出的收割机相邻两位置的经、纬度值计算出收割机前进距离，将此测算出的前进距离与收割机割幅相乘即可得收割机在这两个测算位置间的收割面积。通用GPS模块输出经纬度坐标的频率为IHz，利用GPS模块每隔I秒钟就可刷新收割机的位置。当收割机行驶过程中GPS模块输出的地面航向值是一定值，或在一定值附近微幅摆动，控制系统认为收割机当前在走直线，统计面积时，控制系统只取收割机所走这段直线的起点和终点来计算收割机前进距离。当收割机行驶过程中GPS模块输出的地面航向值不断变化，控制系统认为收割机在走曲线，面积统计时，采用计算每秒的前进距离，然后累加得到总距离。本发明利用GPS信号来实时且精确的统计农业收获机械作业面积的方法。该方法简便有效，且无需对现有收获机械做任何改动，就可在收割机工作时对收割机进行实时计亩。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I是本发明在收割机收割过程中实时统计面积的示意图。
具体实施例方式在收割机上安装通用GPS模块和嵌入式控制系统，GPS模块实时解算收割机在收割作业过程中收割机所处位置的经、纬度，嵌入式控制系统根据GPS解算出的收割机相邻两位置的经、纬度值计算出收割机前进距离，将此测算出的前进距离与收割机割幅相乘即可得收割机在这两个测算位置间的收割面积。通用GPS模块输出经纬度坐标的频率一般为 1Hz，所以，利用GPS模块每隔I秒钟就可刷新收割机的位置，随着收割机的前进，将每秒钟测算出的收割面积累加，就可得到收割机当前收割的总面积。同时，考虑到GPS在测算经纬度，以及利用经、纬度计算地面距离所用公式带来的误差，本发明针对收割机收割作业时的路线特征，在统计面积时，将之分成收割机走直线和走曲线两种情况。如果收割机行驶过程中GPS模块输出的地面航向值是一定值，或在一定值附近微幅摆动，控制系统则认为收割机当前在走直线，统计面积时，控制系统只取收割机所走这段直线的起点和终点来计算收割机前进距离，这样得到的总距离比通过计算每秒钟的前进距离然后累加得到总距离在误差上要下降一个数量级。如果收割机行驶过程中GPS 模块输出的地面航向值不断变化，控制系统则认为收割机在走曲线，那么这种情况下的面积统计就采用前面所述的计算每秒的前进距离，然后累加得到总距离。收割机在收割作业中大部分是走直线，故走曲线所带来的面积统计误差不大，一般在总面积的5%以下。图中收割机割台I沿着收割路径2收割，路径上A点到I点为GPS模块在该路径上以IHz频率输出经、纬度坐标的位置点。从A点到E点处嵌入式控制系统通过GPS模块读出收割机地面航向为定值，或在该定值附近微幅变动，则控制系统确定A点到E点收割机走的是直线，故控制系统舍弃B、C、D点，直接根据A点和E点经、纬度解算出收割机的直线前进距离。设A、E点的经、纬度分别为(LonA, LatA)，(LonE, LatE)(单位弧度)，地球椭球长半径取 a = 6378. 137Km,则A、E点间的地面距离
Lae = 2 K 6378,137 K 1000 asin [ :'sin:+ cos (LatAj cos(LatEj = sin2 I: 醫 I(单位m)由此得出A、E点间的收割面积Sae = Lae*B/666. 6 (B-收割机割幅)(单位亩)收割机在路径E-F-G-H-I上收割时，控制系统测出GPS模块输出的收割机地面航向是一个变值，故确定收割机在走曲线，此时收割机面积统计为Sefghi = (Lef+Lfg+Lgh+Lhi) *Β/666· 6 (单位亩)其中LEF、LFe、LeH、LHI为GPS模块在曲线收割路径上每输出一次经、纬度解算出的邻两点间的距离。理论上，其值越小，对曲线处的收割面积的统计精度就越高，所以曲线处的面积统计精度很大程度上取决于GPS模块对经、纬度坐标的刷新率。但考虑到收割机收割时的实际前进速度，普通GPS模块IHZ的刷新率已基本能满足精度要求。所以，利用本发明所示的方法实时统计得到收割机在收割路径2上的收割面积为Sabcdefghi — (Lab+Lbc+Lcd+Lde+Lef+Lfg+Lgh+Lhi) *Β/666· 6 (单似由)。
权利要求
1.一种基于GPS的实时计亩方法，其特征是在收割机上安装通用GPS模块和嵌入式控制系统，GPS模块实时解算收割机在收割作业过程中收割机所处位置的经、纬度，嵌入式控制系统根据GPS解算出的收割机相邻两位置的经、纬度值计算出收割机前进距离，将此测算出的前进距离与收割机割幅相乘即可得收割机在这两个测算位置间的收割面积。
2.根据权利要求I所述的基于GPS的实时计亩方法，其特征是通用GPS模块输出经纬度坐标的频率为1Hz，利用GPS模块每隔I秒钟就可刷新收割机的位置。
3.根据权利要求I或2所述的基于GPS的实时计亩方法，其特征是当收割机行驶过程中GPS模块输出的地面航向值是一定值，或在一定值附近微幅摆动，控制系统认为收割机当前在走直线，统计面积时，控制系统只取收割机所走这段直线的起点和终点来计算收割机前进距离。
4.根据权利要求I或2所述的基于GPS的实时计亩方法，其特征是当收割机行驶过程中GPS模块输出的地面航向值不断变化，控制系统认为收割机在走曲线，面积统计时，采用计算每秒的前进距离，然后累加得到总距离。
全文摘要
本发明公开了一种基于GPS的实时计亩方法，在收割机上安装通用GPS模块和嵌入式控制系统，GPS模块实时解算收割机在收割作业过程中收割机所处位置的经、纬度，嵌入式控制系统根据GPS解算出的收割机相邻两位置的经、纬度值计算出收割机前进距离，将此测算出的前进距离与收割机割幅相乘即可得收割机在这两个测算位置间的收割面积。本发明利用GPS信号来实时且精确的统计农业收获机械作业面积的方法。该方法简便有效，且无需对现有收获机械做任何改动，就可在收割机工作时对收割机进行实时计亩。
文档编号A01D41/127GK102577742SQ201210038660
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者季俊, 季彬彬, 张森, 张福豹, 杨玉萍, 陆伟家 申请人:南通大学