本发明涉及一种农业机械导航技术，尤其是一种适用于履带式联合收割机的自主导航技术，具体的说是一种履带式联合收割机单点测向方法。
背景技术：
履带式联合收割机进行自主导航作业时，车辆的航向角是重要的导航参数，需要实时精确测量。目前通常采用高精度陀螺仪或者双天线的gps实现航向角的测量。采用陀螺仪测量时，需要较高的安装精度，同时陀螺仪也容易受到电磁干扰，导致测量不精确。而双天线gps价格昂贵，也不适合在农机导航领域全面推广。因此，需要设计一种测量准确、成本低廉的技术，满足联合收割机导航推广应用的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种履带式联合收割机单点测向方法，能够通过单天线低成本gps准确测量联合收割的航向角，为导航提供状态参数，可充分满足联合收割机导航推广应用的需求。
本发明的技术方案是：
一种履带式联合收割机单点测向方法，包括以下步骤：
1)将gps天线固定在联合收割机的几何中心；
2)通过所述gps记录所述联合收割机几何中心的当前时刻位置p0和之前相邻3个时刻的位置p1、p2、p3的平面坐标；
3)按照p3～p0的变化趋势，采用三次样条插值法在采样点p3～p0之间插入扩展点qn～q0；
4)预测下一个扩展点qe的位置，方法为：
a.按照时间顺序，将所述4个采样点插入到扩展点中，形成车辆中心坐标的变化序列；
b.在上述中心坐标的变化序列中，从p0开始向前取包含p0在内的8个坐标；
c.对上述8个坐标按照时间先后顺序进行向前一次累加处理，生成1-ago序列；
d.对1-ago序列分别在xy方向上通过3次多项式拟合，得出每个方向上的变化曲线；
e.根据变化曲线，得出下一个扩展点qe的坐标；
5)将矢量q0p0的航向角α和p0qe的航向角β进行加权平均，即可得到联合收割机在当前时刻的航向角h。
进一步的，所述步骤3)中，任意两个采样点之间的扩展点数目n与车辆行驶速度v之间满足关系：n＝round(v/0.2)-1，其中，round(x)表示对x四舍五入取整。
进一步的，所述步骤5)中，所述α、β的权值分别为0.6和0.4，即，h＝0.6α+0.4β。
本发明的有益效果：
本发明设计合理，便于应用，能够通过单天线低成本gps准确测量联合收割的航向角，为导航提供状态参数，可充分满足联合收割机导航推广应用的需求。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种履带式联合收割机单点测向方法，包括以下步骤：
1)设备安装。将gps天线固定在联合收割机顶部的几何中心，保证天线四周没有金属物体遮挡。启动gps，设置输出频率为1hz，通过工控机接收gps报文。
2)位置采样。车辆以0.6m/s的速度行驶，用gps分别记录当前时刻车辆几何中心位置p0和之前相邻3个时刻车辆中心位置p1、p2、p3的平面坐标。
3)位置插值。根据公式：n＝round(v/0.2)-1，可得两个采样点之间的扩展点数目n＝2，总计扩展点为6个。按照p3～p0的变化趋势，采用传统三次样条插值法在采样点p3～p0之间插入6个扩展点q5～q0
4)位置预测。预测下一个扩展点qe的位置，具体方法为：
a.按照时间顺序，将4个采样点插入到扩展点中，形成车辆中心坐标的变化序列x＝{p3q5q4p2q3q2p1q1q0p0}。
b.在x中，从p0开始向前取8个坐标(含p0),形成用于位置预测的原始数据序列d＝{q4p2q3q2p1q1q0p0}，然后将d中数据xy坐标分离，形成两个方向上的坐标序列dx、dy。其中dx＝{xn}，dy＝{yn}，xn，yn分别表示序列d中数据的x和y坐标。
c.对序列dx、dy分别进行向前一次累加处理，生成两个方向上的1-ago序列
d.对两个方向上的1-ago序列分别通过3次多项式拟合，得出每个方向上的变化曲线fx(t)、fy(t)。
e.那么预测点qe(xe,ye)的具体坐标可表示为：
xe＝fx(9)-fx(8)ye＝fy(9)-fy(8)。
5)加权计算：
a.根据q0和p0的坐标，计算矢量q0p0航向角α；
b.根据p0和qe的坐标，计算矢量p0qe航向角β；
c.计算联合收割机在当前时刻的航向角h＝0.6α+0.4β。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。