陈 云，何 艳

基于GNSS姿态与电机编码器的农机转向角度测量系统研制

陈 云1，何 艳2※

（1. 西安合众思壮导航技术有限公司，西安 710065；2. 西安邮电大学通信与信息工程学院，西安 710121）

典型的农业机械自动驾驶系统需要在车辆转向轮上安装角度传感器测量转向角度，存在安装不便与可靠性差问题。该研究提出一种基于GNSS模块和电机编码器组合的转向轮转向角度测量系统。该系统通过组合利用GNSS姿态测量值与运动模型得到转向轮期望角度，利用电机转向速度和全液压转向阀的传递模型推算转向角度变化值，经卡尔曼滤波融合解算得到车辆转向轮的实时转向角度。与霍尔式绝对角度传感器对比的动态测试结果表明，该系统在直线行驶时的测量标准方差小于0.91°，在转向轮-10°～+10°区间，测量标准方差小于1.0°；直线自动驾驶作业时的导航误差小于2.5 cm，曲线作业自动驾驶的导航误差小于9.0 cm，满足农机自动调头等场景应用。

农业机械；自动驾驶；卫星导航；转角测量；姿态测量；电机编码器

0 引 言

农业机械自动驾驶系统可以节省人力、提高能效和土地利用率[1-2]等，在全球得到广泛应用，成为精准农业领域的研究热点[3-8]。转向轮角度测量单元作为农机自动驾驶的反馈输入，是影响导航控制精度的重要因素之一。

目前农机自动驾驶系统中采用的转向轮角度测量方法主要有3类：一是采用电位计等位移式传感器测量转向油缸行程，间接获取转向角度[9]；二是采用电阻式、磁敏式、霍尔式等角度传感器测量主销转角，计算得到车轮转角；……