基于Kalman滤波的田间导航车辆定位校正方法研究.pdf

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1、2011年第9期(总第242期)农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo．9201l(Totally242)doi：10．3969巧．issn．1673—3142．2011．09．002基于Kalman滤波的田间导航车辆定位校正方法研究黎永键1，赵祚喜2(1．广东农工商职业技术学院，广东广州510507；2．华南农业大学工程学院，广东广州510642)摘要：以装载了RTK—DGPS导航系统的KUBOTASPU-68水田插秧机为试验平台，以姿态测量

2、系统提供载体姿态信息，研究农业机械导航的姿态校正方法。在分析车载GPS倾斜误差产生原因基础上，提出了采用多传感器联合测量载体姿态角以提供校正信息。采用MEMS传感器集成模块ADISl6355作为惯性测量单元，卡尔曼滤渡实现传感器信息融合以计算姿态角．设计了姿态测量系统。阐述了两种传感器融合测量实时姿态角的算法，基于ARM7Cotex—M3微处理器设计了姿态测量系统硬件。关键词：定位校正；MEMS惯性传感器；Kalman滤波；传感器融合中图分类号：$223．91文献标识码：A文章编号：1673—3142(20

3、11)09-0001-07PositioningCorrectionMethodBasedonKalmanFilterforAgriculturalVehideLiYon西ian',ZhaoZuoxi2(1．GuangdongAIBPolytechnicCollege，Guangzhou510507，China；2．SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China)Abstract：Anautomaticguidancesystemwasdevel

4、opedonKUBOTASPU-68ricetransplanterusingTrimble5700RTK—DGPSandattitudemeasurementsy吼em．GPSpositioningdatawascorrectedusingtheheading，rollandpitchparametersacquiredfromattitudeme鹬urementsystem．Theacsignofattitudemeasurementsystemispresented．amongwhichtheirma

5、infeaturesare：monitoringtheattitudeanglesbyfusingonetri-axialaecelerometerandonetri—axialgyr08copointegratedinADISl6355；onekalmanfilteristhendesignedassensordatafusionmethodformeasuringreal-timeattitudeangles．Finally，thetestresultshowedthatthepmposedpositi

6、oningandorientationevaluationalgorithmcouldeliminatetheeffectsofunevenfieldconditiononGPSpositioning．Keywords：positioningcorrection；MEMSinertialsensor；Kalmanfilter；sensorfusion0引言精细农业作业中，农业智能车辆田间导航定位需要测量载体位置坐标、航向角以及姿态角等导航参数I“。为提高农业机械导航精度，需要确保以上的导航参数测量值尽量准确

7、。姿态航向参考系统(AttitudeandHeadingReferenceSystem，简称AHRS)能精确测量载体姿态角，主要应用于航空、惯性导航等领域。近年来，国内外的研究开始把AHRS应用于农用智能车辆的GPS(全球卫星定位系统)定位及空间位置信息校正、验证实验结果等方面。研究表明，加入AHRS的农业导航系统在收稿日期：2011—07一Ol基金项目：国家“863”计划项目(2006AAl0A304)；国家“863”计划专题(2006AAIOZ255)；精准农业智能关键装备技术引进与创新(20lI-G3

8、2)。作者简介：黎永健(1983一)，男，广东清远人。硕士研究生，研究方向：汽车诊断与检测。通讯作者：赵祚喜(1968一)．男，教授，博士，数据可靠性、稳定性上有很大提高。目前AHRS有成品出售．但价格比较高，难以在农机作业上推广。农业导航大多数研究是在构建IMU多传感器组合基础上进行姿态计算，其组合系统可以作为AHRS使用。美国张勤等人设计出多传感器融合系统．建立了位置、速度和姿态的融合方程模型．可以为无入驾驶