用于自动检测器具作业宽度的系统和方法与流程

本公开涉及具有器具的机器，更具体而言，涉及自动计算机器的器具作业宽度。

背景技术：

许多农作物都是在平行的行中种植和收割的。因为这种规则模式，机器能够连续通行以完成种植、收割和其它任务。当对田地进行测量和估计(例如亩数和产量)时，用于这些计算的一个重要参数就是器具作业宽度。器具作业宽度是器具在田地上单次通行时所作业(耕地、种植收割等)的区域的宽度。器具作业宽度可能与器具物理宽度不同，器具物理宽度是整个器具的实际物理宽度。例如，如果播种机具有划行器臂，则物理宽度将可能大于器具的作业宽度。

许多作业机器具有带应用程序的机载计算机，这种应用程序使用各种参数来监测机器使用和生产率。器具宽度是可以由一个或多个这种应用程序使用的参数的一个例子。在农业应用程序中，当在田地中使用器具时，屡见不鲜的是没有恰当地设置器具作业宽度或者根本都没有设置器具作业宽度。一些用于确定器具作业宽度的自动方法可能无法发挥作用，这是因为没有恰当地设置用来计算器具作业宽度的一个或多个初始参数。例如，当自动地感测到植物行时，可能没有创建或更新全球定位系统(gps)线路。当发生这种情况时，应用程序可能不会驱动操作员来核实器具的作业宽度。如果没有恰当地设置这种信息，则应用程序能够提供的产量、亩数和许多其它测量将是不正确的。这种数据中的一些数据可以通过利用手动输入进行后处理得到校正，而其它数据则可能根本就是不准确的。

期望具有这样一种例行程序，该例行程序检测并核实器具作业宽度信息并且根据所检测或所计算的器具作业宽度信息与任何之前存储的器具作业宽度信息之间的差来采取预定动作。

技术实现要素：

公开了一种用于自动检测车辆上的器具的器具作业宽度的方法。该方法包括：追踪所述车辆的定位；确定所述车辆是否正在进行多个基本平行的通行；如果所述车辆正在进行多个基本平行的通行，则该方法还包括：确定所述多个基本平行的通行中的连续通行之间的距离；和基于连续通行之间的距离计算所计算的器具作业宽度。

追踪所述车辆的定位可以包括从附装至所述车辆的定位传感器接收定位传感器读数。所述定位传感器可以是全球定位系统(gps)接收器。

确定所述车辆是否正在进行多个基本平行的通行可以包括：将所述定位传感器读数分组成多个通行线，其中所述多个通行线中的每个通行线都包括限定单个通行线的所述定位传感器读数；和针对所述多个通行线中在第一通行线之后的每个通行线，确定当前通行线是否基本平行于先前通行线。所述车辆当前沿着所述当前通行线行进，并且所述先前通行线是所述车辆行进所沿着的刚好前一个通行线。

确定当前通行线是否基本平行于先前通行线可以包括：针对所述多个通行线中的每个通行线确定车辆航向；以及确定所述当前通行线的车辆航向与所述先前通行线的车辆航向相反180度±1度之内。

确定连续通行之间的距离可以包括：确定基本垂直于所述当前通行线和所述先前通行线的距离线；以及计算所述当前通行线和所述先前通行线之间沿着所述距离线的垂直距离。

基于连续通行之间的距离计算所计算的器具作业宽度可以包括：将所述当前通行线和所述先前通行线之间的所述垂直距离与多个已知器具作业宽度进行比较。如果所述垂直距离与所述已知器具作业宽度中的一个器具作业宽度匹配，则所述方法可以包括将所述垂直距离存储为所述所计算的器具作业宽度。如果所述垂直距离与所述已知器具作业宽度中的任何一个器具作业宽度都不匹配，则所述方法可以产生所述垂直距离与所述已知器具作业宽度中的任何一个器具作业宽度都不匹配的通知。如果所述垂直距离基本等于所述已知器具作业宽度中的一个器具作业宽度的n倍，则将除以n的所述垂直距离存储为所述所计算的器具作业宽度。

所述方法还可以包括：将所述垂直距离与之前存储的器具作业宽度进行比较；并且如果所述垂直距离与所述之前存储的器具作业宽度不同，则产生所述所计算的器具作业宽度与所述之前存储的器具作业宽度不匹配的通知。所述方法还可进一步包括：在追踪所述车辆的定位之前确定所述车辆是否处于作业状态。

公开了一种用于自动检测车辆上的器具的器具作业宽度的系统，其中该系统包括接收器和处理器。所述接收器接收所述车辆的定位数据。所述处理器被构造成确定所述车辆何时沿着多个基本平行的通行行进；以及当所述车辆沿着多个基本平行的通行行进时，所述处理器还被构造成确定所述多个基本平行的通行中的连续通行之间的距离；并且基于连续通行之间的距离计算所计算的器具作业宽度。所述接收器可以从附装至所述车辆的定位传感器接收定位传感器读数。所述定位传感器可以是全球定位系统(gps)接收器。所述定位传感器在经过所述器具的中心的中心线处附装至所述车辆。

为了确定所述车辆何时沿着多个基本平行的通行行进：所述处理器可以被构造成将所述定位传感器读数分组成多个通行线；并且针对所述多个通行线中在第一通行线之后的每个通行线，确定当前通行线是否基本平行于先前通行线。所述多个通行线中的每个通行线都包括限定单个通行线的所述定位传感器读数。所述车辆当前沿着所述当前通行线行进，并且所述先前通行线是所述车辆刚好在所述当前通行线上行进之前在其上行进的通行线。为了确定当前通行线是否基本平行于先前通行线，所述处理器可以被构造成针对所述多个通行线中的每个通行线确定车辆航向；并且确定所述当前通行线的车辆航向与所述先前通行线的车辆航向的差是否在180度±1度之内。为了确定连续通行之间的距离，所述处理器可以被构造成确定基本垂直于所述当前通行线和所述先前通行线的距离线；并且计算所述当前通行线和所述先前通行线之间沿着所述距离线的垂直距离。为了基于通行之间的距离计算所计算的器具作业宽度，所述处理器可以被构造成：将所述当前通行线和所述先前通行线之间的所述垂直距离与存储在数据库中的多个已知器具作业宽度进行比较。如果所述垂直距离与所述已知器具作业宽度中的一个器具作业宽度匹配，则所述处理器将所述垂直距离在存储器中存储为所述所计算的器具作业宽度。如果所述垂直距离与所述已知器具作业宽度中的任何一个器具作业宽度都不匹配，则所述处理器产生所述垂直距离与所述已知器具作业宽度中的任何一个器具作业宽度都不匹配的通知。所述处理器可以被构造成将所述垂直距离与存储在存储器中的之前存储的器具作业宽度进行比较；并且如果所述垂直距离与所述之前存储的器具作业宽度不同，则所述处理器可以产生所述所计算的器具作业宽度与所述之前存储的器具作业宽度不匹配的通知。所述处理器和所述存储器可以位于所述车辆上。

附图说明

通过参照结合附图给出的本公开的实施方式的如下描述，本公开的上述方面以及获得这些方面的方式将变得更为清楚，并且本公开本身也将获得更好的理解，其中：

图1示出了具有器具的机动作业车辆；

图2示出了用于追踪和/或监测车辆使用的系统的示例性系统架构；

图3示出了田地和机器进行的平行通行线；

图4示出了用于自动监测器具作业宽度的系统的实施方式的示例性顶层控制图；以及

图5示出了使用垂线确定第一通行线和第二通行线之间的距离的方法。

在这几幅视图中使用对应的附图标记表示对应的部分。

具体实施方式

下面描述的本发明的实施方式并不是为了穷尽本公开或者将本公开限制于如下详细描述中的精确形式。相反，选择并描述这些实施方式是为了使得本领域技术人员可以认识并理解本公开的原理和实践。

许多农作物都是在平行的行中种植和收割的。因为这种规则模式，机器能够连续通行以完成种植、收割和其它任务。当对田地进行测量和估计(例如亩数和产量)时，用于这些计算的一个重要参数就是器具作业宽度。器具作业宽度是器具在田地上单次通行时的作业(耕地、种植收割等)区域的宽度。器具作业宽度可能与器具物理宽度不同，器具物理宽度是整个器具的实际物理宽度。例如，如果播种机具有划行器臂，则物理宽度将可能大于器具的作业宽度。

通过检查两次连续通行的全球定位系统(gps)坐标，可以自动地计算器具的真实作业宽度。然后可以将这种使用gps坐标计算的器具作业宽度与存储在由该机器使用或监测该机器的应用程序中的器具作业宽度进行核实。如果所计算的器具作业宽度与之前存储的器具作业宽度不相同，则应用程序或其它系统可以采取预定动作。能够采取的预定动作的一些示例为：为操作员显示信息以更新器具作业宽度；存储所计算的器具作业宽度供将来使用；或者自动地用所计算的器具作业宽度重写之前存储的器具作业宽度。

图1示出了示例性机动作业车辆100，该作业车辆100包括框架102、驾驶室104、地面接合车轮106、处理设备108和器具/割台组件110。在该示例中，作业车辆100为摘棉机。驾驶室104、地面接合车轮106、处理设备108和器具/割台组件110被附装至框架102。器具110包括多个割台模块112。车轮106以允许相对于框架102进行旋转运动的方式附装至框架102以推进车辆100。操作员从驾驶室104控制车辆100的各种功能。操作员能够指挥车辆100在田地中通行以使器具/割台组件110和处理设备108处理田地中的作物或其它材料。车辆100还包括用于追踪车辆100的位置的定位传感器102如gps接收器。

图2示出了用于追踪和/或监测车辆使用如车辆100的使用的系统的示例性系统架构。该示例性系统包括计算机系统400、网络410和一个或多个输入和输出装置。计算机系统400包括一个或多个应用程序402和器具作业宽度例行程序406。计算机系统400可以是车辆100机载的或者远程的，或者能够包括均可以是车辆100机载的或者远程的多个计算机。网络410可以车辆100机载的有线或无线网络，或者是车辆100机载和远程这二者。器具作业宽度例行程序406可以是独立的例行程序(如图所示)或者可以是应用程序402中的一个或多个应用程序的一部分。输入和输出装置可以包括为车辆100提供gps或其它定位信息的定位传感器120、监测其它车辆参数的一个或多个其它传感器422、一个或多个输入装置424和一个或多个输出装置426。输入装置424可以包括位于驾驶室104中的控制件、位于车辆上的其它控制件、由远程操作员使用的控制件、由计算机系统400的操作员使用的输入装置，等等。输出装置426可以包括：位于驾驶室104中的显示器；用来通知车辆操作员的警报或其它传感指示器；由远程操作员使用的显示器、打印机或其它输出装置；由计算机系统400的操作员使用的显示器、打印机或其它输出装置。

许多农作物都是在平行的行中种植和收割的。因为这种规则模式，机器能够连续通行以完成种植、收割和其它任务。图3示出了田地200以及由机器(如机器100)形成的平行通行线210。点202表示机器100的当前位置，而通行线210代表由机器210跟随的踪迹。机器100的位置可以使用附装至机器100的定位传感器120追踪。相邻通行线210之间的距离线212表示机器100上的器具110的作业宽度。当进行田地测量和估计(例如亩数或产量)时，对于这些计算来说重要的参数是器具作业宽度，即器具110在田地200上单次通行时的作业(耕地、种植收割等)区域的宽度。

应用程序402可以追踪并存储车辆100沿着田地200中的每个通行线210前进时车辆100的位置202。该追踪可以使用来自车辆100上的定位传感器120的读数进行。定位传感器120可以安装在机器100的中心处或附近，以避免车辆100在田地200上在相反方向上通行时距离线212之间的变化。当安装在车辆100的中心处并且器具110近似在车辆100上居中时，通行线210在每个通行线210的一侧利用器具110的近似一半并且在每个通行线210的另一侧利用器具110的近似一半来标记机器100的路径。如果定位传感器120没有安装在车辆100和器具110的中心处，则可以计算一偏移以说明距离车辆100上的器具110的中心和定位传感器120的位置的距离。

在一些操作中，例如对于小麦田地中的联合收割机，监测车辆100的应用程序402可以要求操作员设置初始gps线，例如第一通行线216，然后车辆能够进行与第一通行线216平行的随后通行线210。在其它操作中，例如对于棉花田地中的摘棉机，应用程序402可以在车辆100进行随后通行时基于作物行而不必基于gps读数来监测车辆100。

器具110可以通过移动器具110上的割台模块112而改变。例如，可以将割台模块112移除或添加至器具110；或者可以改变割台模块112之间的间隔，所有这些都会影响器具作业宽度值。

图4示出了用于自动检测器具作业宽度的器具作业宽度例行程序406的实施方式的示例性顶层控制图。例行程序406在框302处等待机器发动。当机器发动时，控制继续至框304。在框304，该例行程序检查机器是否进入作业状态，例如耕地、播种、收割等。如果机器没有处于作业状态，则控制继续至框306，其中器具作业宽度例行程序406不存储gps数据，并且控制返回到框304。如果机器处于作业状态，则控制继续至框308，其中器具作业宽度例行程序406启动并且开始存储gps数据。

在框308，器具作业宽度例行程序406存储gps数据并且控制继续至框310。在框310，该例行程序检查自从最后gps数据收集以来机器是否进行近似180度航向改变。这可以检测机器何时转向以在相反方向上进行新的通行。如果机器尚未转向，则控制返回至框308以存储用于当前通行的更多gps数据。如果机器已经转向，则系统存储gps数据并且控制继续至框312。器具作业宽度例行程序406在框308和312处继续以期望的数据收集速率收集并存储gps数据，以追踪机器定位，例如，该例行程序可以每秒收集五次gps数据(以5赫兹)或者以其它期望速率收集gps数据。

在框312，器具作业宽度例行程序406使用用于新的和之前的通行的gps数据来计算通行之间的距离。该例行程序能够在框312处收集多个点，以建立用于新通行的通行线210和/或机器航向。使用用于当前通行和之前通行的通行线210，器械作业宽度例行程序406能够计算相邻通行线210之间的垂直距离212。如果两次通行的航向基本相同或者基本相差180度(例如±1度)，则认为这些通行是平行的。当航向平行时，则垂线是航向的相反倒数。平行通行之间的距离可以使用垂线和用于平行通行的通行线来计算。图3还示出了覆盖多个通行线210的多通行垂线220。器具作业宽度例行程序406能够使用多通行垂线220来计算和/或核实由该多通行垂线220覆盖的通行线210之间的垂直距离。在已经计算出通行之间的距离之后，控制从框312继续至框314。

图5示出了在笛卡尔坐标系上使用垂线530确定第一通行线510和第二通行线520之间的距离的方法。每个通行线都可以以数学方式来表征。在该示例中，第一通行线510可以表征为：y＝2x-1；而第二通行线520可以表征为：y＝2x+2。这些代表从gps或其它定位数据得到的通行线。通行线的斜率可以用作车辆的航向。可以从所述通行线中的一个通行线上的记录定位数据选择通行线点512，例如，可以将点(0，-1)选择为第一通行线510上的通行线点512。通行线的斜率的相反倒数可以用来创建经过通行线点512的垂线530。在该示例中，垂线530的方程将是y＝-(1/2)x-1。垂线530和第二通行线520的交点的x值可以通过将两个方程设置成相等即-(1/2)x-1＝2x+2来发现，其中该方程求解为x＝1.2。垂线530和第二通行线520的交点的y值可以通过将x值代入任一个方程来发现，例如y＝2(-1.2)+2＝-0.4。因而，垂线530分别在(0，-1)和(-1.2，-0.4)与第一通行线510和第二通行线520相交。垂线530上的这两个点之间的距离d可以使用方程d＝sqrt((x2-x1)²+(y2-y1)²)＝sqrt((-1.2-0)²+(-0.4-(-1))²)＝sqrt(1.44+0.36)＝1.34来发现。这仅仅是示出了确定通行线之间的距离的方法的一个示例，并且可以使用另选示例。

在框314，系统将在框312计算的通行之间的距离与已知器具作业宽度和器具作业宽度的倍数进行比较。例如，如果机器自身对田地进行收割，则在框312处计算的连续通行之间的距离通常将预期等于已知器具作业宽度。然而，如果有三台类似的机器协同收割田地，则在框312计算的连续通行之间的距离可能等于已知器具作业宽度的三倍，这是因为每个机器可以每隔两个通行宽度进行收割。

在框314，如果所计算的通行之间的距离与已知器具作业宽度或其合理倍数不匹配，则执行框316并且控制返回至框308以存储更多gps数据。在框316，例行程序追踪是否已经发生某些故障阈值，以针对器具作业宽度的已知列表确认所计算的器具作业宽度，并且如果已经超过故障阈值则通知操作员。该器具可能由于某些修改而具有没有列在已知器具作业宽度的列表中的作业宽度。系统可以给予用户永久忽略不匹配作业宽度警告的选项，并且/或者给予用户更新已知器具作业宽度列表的能力并且/或者给予用户其它选项。

在框314，如果所计算的通行之间的距离与已知器具作业宽度或其合理倍数匹配，则执行框318和320并且控制返回至框304以检查机器是否仍然处于作业状态。在框318，器具作业宽度例行程序406存储所计算的器具作业宽度数据。在框320，器具作业宽度例行程序406通知用户所计算的器具作业宽度值和已经存储的器具作业宽度值之间的任何潜在差异。

器具作业宽度例行程序406尽量校正任何不良通行宽度或器具作业宽度，这是因为如果对于正在田地中作业时的机器这是不正确的，则会影响若干计算，例如田地的亩数和产量。框316和/或320的通知可以包括在输出装置426上显示消息，以更新器具作业宽度。该器具作业宽度例行程序406能够存储所计算的器具作业宽度以供将来使用，或者用所计算的器具作业宽度自动地重写之前存储的器具作业宽度。

尽管已经在附图和上述描述中详细地描述并图示了本公开，但是这种图示和描述应该被认为在本质上是示例性而不是限制性的，应该理解，已经示出并描述了图示实施方式，并且期望保护落入本公开的精神内的所有改变和修改。将注意到，本公开的另选实施方式可能不包括所描述的所有特征，但是仍然从这些特征的至少一些优点中受益。本领域技术人员可以容易地设计他们自己的实现方案，这些实现方案结合本公开的特征中的一个或多个特征并且落入如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。