[1]沈海龙,刘宾,李坤.基于 GNSS-IMU 与电机编码器融合的农机转角测量方法[J].机械与电子,2024,42(12):7-11.
　SHEN Hailong,LIU Bin,LI Kun.Method for Measuring Agricultural Machinery Steering Angle Based on GNSS-IMU and Motor Encoder Fusion[J].Machinery & Electronics,2024,42(12):7-11.
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基于 GNSS-IMU 与电机编码器融合的农机转角测量方法()

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《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

Title:: Method for Measuring Agricultural Machinery Steering Angle Based on GNSS-IMU and Motor Encoder Fusion

Author(s):: SHEN Hailong ; LIU Bin ; LI Kun; ( College of Information and Communication Engineering , North University of China , Taiyuan 030051 , China )

Keywords:: agricultural machinery navigation ; steering angle measurement ; sensor information fusion ; Kalman filter ; motor encoder

摘要:: 针对传统的转向角度测量方法如电位计、角度传感器和陀螺仪等在实际应用中存在安装复杂、环境敏感和误差累积等问题,提出了一种基于 IMU 模块、 GNSS 模块和电机编码器融合的农机转向角测量方法。系统结合 IMU 的高频率惯性测量、 GNSS RTK 提供的高精度位置和航向角数据,以及电机编码器反馈的方向盘转角信息,设计卡尔曼滤波器实现信息融合和矫正,得到高精度的转向角度估计,并进行性能验证和田间直线应用试验。结果表明,所提转向角测量方法与传统角度传感器测量方法性能相当,能够代替角度传感器进行直线导航作业。

Abstract:: In response to the complexities of installation , environmental sensitivity , and error accumulation associated with traditional steering angle measurement methods such as potentiometers , angle sensors , and gyroscopes , this paper proposes a novel method of steering angle measurement for agricultural machinery , integrating IMU modules , GNSS modules , and motor encoders.The system harnesses high frequency inertial measurements from the IMU , high-precision position and heading data from GNSS RTK , and steering wheel angle feedback from motor encoders.A Kalman filter is designed to fuse and correct this information , providing a highly accurate estimate of the steering angle.Performance validation and field linear application tests were conducted.The results demonstrate that the proposed steering angle measurement method performs comparably to traditional angle sensors and can replace them in straight line navigation operations.

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备注/Memo:: 收稿日期: 2024-06-16
基金项目:山西省基础研究计划资助项目( 202303021222095 );山西省研究生教育创新计划项目( 2024KY605 )
作者简介:沈海龙 ( 2001- ),男,河南灵宝人,硕士研究生,研究方向为嵌入式开发、农机导航的自动驾驶,通信作者;刘宾 ( 1979- ),男,山东济宁人,博士,教授,硕士研究生导师,研究方向为嵌入式及动态测试以及光场成像;李坤 ( 1990- ),男,山东临沂人,博士,讲师,研究方向为信息探测与处理及过程层析成像。

更新日期/Last Update: 2025-01-06