CN108350679B - 机动平地机的铲刀自动控制*** - Google Patents

机动平地机的铲刀自动控制*** Download PDF

Info

Publication number
CN108350679B
CN108350679B CN201580083704.2A CN201580083704A CN108350679B CN 108350679 B CN108350679 B CN 108350679B CN 201580083704 A CN201580083704 A CN 201580083704A CN 108350679 B CN108350679 B CN 108350679B
Authority
CN
China
Prior art keywords
measurement
blade
motor grader
gnss antenna
gnss
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580083704.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108350679A (zh
Inventor
A·N·奥梅利琴科
A·V·日丹诺夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Positioning Systems Inc
Original Assignee
Topcon Positioning Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Positioning Systems Inc filed Critical Topcon Positioning Systems Inc
Publication of CN108350679A publication Critical patent/CN108350679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108350679B publication Critical patent/CN108350679B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2037—Coordinating the movements of the implement and of the frame
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7636—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis
    • E02F3/764—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis with the scraper blade being pivotable about a vertical axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7636—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis
    • E02F3/7645—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis with the scraper blade being pivotable about a horizontal axis disposed parallel to the blade
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7636—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis
    • E02F3/7659—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis with the vertical centre-line of the scraper blade disposed laterally relative to the central axis of the chassis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7663—Graders with the scraper blade mounted under a frame supported by wheels, or the like
    • E02F3/7677—Graders with the scraper blade mounted under a frame supported by wheels, or the like with the scraper blade being pivotable about a horizontal axis disposed perpendicular to the blade
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/53—Determining attitude
    • G01S19/54—Determining attitude using carrier phase measurements; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/55—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
    • G05D1/0278—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于控制机动平地机的铲刀的方法。至少一个全球导航卫星***(GNSS)天线和至少一个惯性测量单元(IMU)安装在机动平地机上。GNSS天线不安装在铲刀上；并且没有杆用于安装。利用每一GNSS天线，接收GNSS导航信号，计算每一GNSS天线的位置。利用每一IMU，测量三个正交加速度和三个正交角旋转速度。利用至少一个处理器，至少部分地基于GNSS和IMU测量值来计算铲刀位置和铲刀方向。至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型，自动地控制铲刀提升和铲刀倾角(以及，在一些实施方式中为铲刀侧移)。

Description

机动平地机的铲刀自动控制***
技术领域
本发明总体上涉及一种平地机，并且更具体地涉及一种机动平地机的三维平地控制器。
背景技术
全球导航卫星***(GNSS)传感器已经在建筑行业中广泛地应用在土方机械(诸如，推土机和机动平地机)的铲刀自动控制中。在机动平地机的典型铲刀控制***中，一个或两个GNSS天线安装在机动平地机铲刀上，每一GNSS天线经由对应的杆安装在机动平地机铲刀上。机动平地机传统上用于细微平地，较高精度地移除少量的土壤。因此对平地精度的要求很高。为了实现较高的精度，激光传感器通常与GNSS传感器组合用在机动平地机上。激光接收器连同GNSS天线也通常安装在杆的顶部上。
发明内容
在本发明的实施方式中，一种用于控制机动平地机的铲刀的方法包括下文描述的步骤。
利用至少一个全球导航卫星***(GNSS)天线中的每一者，来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号被接收。至少一个GNSS天线中的每一者安装在机动平地机上；以及至少一个GNSS天线中的每一者不安装在铲刀上。至少一个GNSS天线的每一者可操作地耦连到对应的GNSS接收器。
利用每一GNSS接收器，通过可操作地耦连到GNSS接收器的GNSS天线接收到的GNSS导航信号被处理。第一测量值被计算。第一测量值包括可操作地耦连到GNSS接收器的GNSS天线的位置。
利用至少一个惯性测量单元的每一者，第二测量值被测量。至少一个惯性测量单元的每一者安装在机动平地机上；以及至少一个惯性测量单元的每一者具有三个对应的正交测量轴线。第二测量值包括沿着三个正交测量轴线的加速度的测量值和围绕三个正交测量轴线的角旋转速度的测量值。
利用至少一个处理器，铲刀位置和铲刀方向被计算。铲刀位置和铲刀方向至少部分地基于第一测量值和第二测量值。利用至少一个处理器，铲刀提升和铲刀倾角被控制。铲刀提升和铲刀倾角的控制至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型。
在本发明的另一实施方式中，利用至少一个处理器，铲刀提升、铲刀倾角和铲刀侧移被控制。铲刀提升、铲刀倾角和铲刀侧移的控制至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型。
通过参考以下详尽描述和附图，本发明的这些和其他优点对于本领域的技术人员将会变得显而易见。
附图说明
图1A-图1I示出机动平地机的实施方式的示意图；
图2A-图2D示出在第一***配置中的装备有传感器的机动平地机的示意图；
图3A-图3H示出笛卡尔坐标参考系的示意图；
图4A示出机动平地机的一部分的示意图；
图4B示出铲刀首向角度几何形状的示意图；
图5A-图5D示出铲刀侧移几何形状的示意图；
图5E示出铲刀侧移液压缸和行程传感器的示意图；
图6A-图6D示出铲刀俯仰旋转几何形状的示意图；
图6E示出铲刀俯仰旋转液压缸和行程传感器的示意图；
图7A和图7B示出第一***配置的示意图，其示出铲刀切割边缘的中点的位置的计算；
图8A和图8B示出第一***配置的示意图，其示出前框架的首向角度的计算；
图9A和图9B示出在第二***配置中的装备有传感器的机动平地机的示意图；
图10A和图10B示出第二***配置的示意图，其示出前框架的首向角度的计算(铰接接头在舱室的后方)；
图11A和图11B示出第二***配置的示意图，其示出前框架的首向角度的计算(铰接接头在舱室的前方；全球导航卫星***天线位于舱室屋顶上并且位于铰接接头上方)；
图12A和图12B示出第二***配置的示意图，其示出前框架的首向角度的计算(铰接接头在舱室的前方；全球导航卫星***天线位于舱室屋顶上并且不位于铰接接头上方)；
图13A-图13C示出在第三***配置中的装备有传感器的机动平地机的示意图；
图14A和图14B示出第三***配置的示意图，其示出前框架的首向角度的计算(铰接接头在舱室后方)；
图15A-图15D示出在第四***配置中的装备有传感器的机动平地机的示意图(左侧视图)；
图16A-图16E示出在第四***配置中的装备有传感器的机动平地机的示意图(前视图)；
图17示出在第四***配置中的装备有传感器的机动平地机的示意图(顶视图)；
图18示出铲刀提升控制算法的实施方式的示意图；
图19示出铲刀倾斜角控制算法的实施方式的示意图；
图20示出铲刀侧移控制算法的实施方式的示意图；
图21示出机动平地机铲刀控制***的第一实施方式的示意图；
图22示出机动平地机铲刀控制***的第二实施方式的示意图；
图23示出全球导航卫星***的示意图；以及
图24示出现有技术的杆安装件的示意图。
具体实施方式
图1A-图1I示出机动平地机100的实施方式的示意图。参考图1A，其显示左侧视图。机动平地机100包括前框架101、舱室102、后框架103、和A形框架104。舱室102的屋顶顶部被称为舱室屋顶顶部102R。前、后、左和右方向从坐在舱室102中的运算器的视角观察。向下方向面向机动平地机行进的地面；向上方向背离地面(在露天环境中朝向天空)。机动平地机100包括各种接头，其允许各种组件的各种平移和旋转自由度。首先提供主要接头的概括；下文中提供自由度的更多细节。
A形框架104通过球窝耦连件111耦连到前框架101。圆形件105通过圆形/A形框架旋转接头1012(通过虚线矩形框示意性表示)耦连到A形框架104。铲刀支撑结构106通过枢转接头1013耦连到圆形件105。机动平地机铲刀(也被简单地称为铲刀)107耦连到铲刀支撑结构106。【备注：如本文所使用的，“圆形件105”和“圆形/A形框架旋转接头1012”(以及下文中的“圆形/A形框架旋转接头”)中的“圆形件”为指代机动平地机的已知结构部件的标准工程术语。其不指代几何形状图。】
各种耦连件和接头允许铲刀107的位置和方向被改变。球窝耦连件111允许A形框架104相对于前框架101的三个旋转自由度：围绕俯仰轴线、滚动轴线、和偏航轴线(见下文对于旋转轴的细节所进一步讨论的)。A形框架104相对于前框架101的运动可以通过左提升液压缸108、右提升液压缸109、和拉杆液压缸110致动。右提升液压缸109在图1A中不可见，在图1D(前视图)中可见。下文中描述用于液压缸的控制***。
参考图1B和图1C。铲刀支撑结构106可以围绕其俯仰轴线相对于圆形件105旋转。在图1B中，俯仰角度为俯仰角度112，这里示出为0度。在图1C中，俯仰角度为俯仰角度113，这里示出为大于0度。下文中提供关于俯仰角度的更详尽的讨论。
参考图1D(前视图)。铲刀107可以相对于铲刀支撑结构106侧移，在图1D中，铲刀支撑结构在铲刀的后方且不可见。铲刀侧移114表示在第一位置中的铲刀107(由虚线表示)和在第二位置中的铲刀107(由实线表示)之间的平移，或者在第二位置中的铲刀和在第一位置中的铲刀之间的平移。下文中提供对于铲刀侧移的更详尽的讨论。
参考图1E(顶部铰接视图)和图1F(顶部铰接视图)。后框架103可以围绕铰接轴线相对于前框架101旋转。铰接轴线可以位于舱室102的后方(被称为图1E中的铰接轴线115-R)或者舱室102的前方(被称为图1F中的铰接轴线115-F)。铰接轴线正交于附图的平面。圆形件105可以围绕其偏航轴线116相对于A形框架104旋转。偏航轴线116在图1E和图1F中示出。偏航轴线116正交于附图的平面。
典型自动平地应用包括根据数字作业地址模型将地球的表面成形。数字作业地址模型由规定所需表面轮廓的维数字表面表示，该表面轮廓应当作为平地作业的结果被获得。在三维平地中，通过相对于参考坐标框架的原点计算的三维向量描述铲刀的位置。相对于同一参考坐标框架规定三维数字作业现场模型的点。
给定从数字作业现场模型计算出的参考铲刀位置向量和从安装在机器上的传感器的测量值计算出的实际铲刀位置向量，可以计算铲刀位置误差向量；在自动铲刀控制***中使用铲刀误差向量。为了完成自动平地任务，可以控制铲刀的多个参数。这些参数通常包括铲刀提升和铲刀倾斜角。
铲刀提升误差指代在参考铲刀位置和实际铲刀位置之间、沿着数字作业地址模型的局部平坦部分的局部法线的距离。铲刀提升误差从铲刀位置误差向量计算出。下文中给出计算的细节。通过自动控制铲刀提升液压缸的运动实现自动铲刀提升控制。
铲刀倾角定义为铲刀切割边缘相对于参考坐标框架的水平面的角度。从数字作业地址模型计算出铲刀倾角的参考值。在铲刀倾角控制算法中使用被计算为参考铲刀倾角值和实际铲刀倾角值之间的差值的铲刀倾角误差。在机动平地机中的自动铲刀倾角控制同样通过自动控制铲刀提升液压缸的运动实现。
针对机动平地机，也可以自动控制铲刀侧移。铲刀侧移误差从铲刀位置误差向量计算出。下文中给出计算的细节。通过自动控制铲刀侧移液压缸的运动实现自动铲刀侧移控制。
如上面所讨论的，用于机动平地机的现有技术铲刀控制***通常使用全球导航卫星***(DNSS)天线或者经由杆安装在铲刀上的GNSS天线和激光接收器的组合。杆的几何形状和尺寸可以很大范围地改变。图24中示出现有技术杆安装件的一个示例。GNSS天线2401和激光接收器2402安装在杆2406的顶部上。杆2406经由振动隔离机构2401安装在L形棒2409上。L形棒2409经由安装结构2412安装在铲刀107上。附图中示出的典型尺寸包括以下尺寸：杆直径D1 2403等于4.4cm，杆直径D2 2405等于5.1cm，杆长度L1 2404等于2.2m，L形棒直径D3 2407等于5.1cm，以及L形棒长度L2 2408等于1.1m。距离L3 2411是可变的，并且可以通过沿着L形棒2409上下移动振动隔离机构2410来调节。
尽管这样的配置可以在很多平地应用中提供足够精度和性能，但是它们具有与杆的使用相关联的某种限制。例如，当铲刀向前滚动通过大的角度时，或者当在非常陡峭的斜坡的河岸上执行平地并且铲刀旋转通过大的倾角时，GNSS天线和激光接收器以大的角度倾斜。因此，GNSS卫星覆盖可能变得受限，且GNSS***精度可能下降，且激光***精度可能下降。
另一问题来自杆的柔性。当杆倾斜时，由于杆的曲率的未知量，机动平地机铲刀相对于GNSS传感器或激光传感器的位置的精确计算是困难的。因为安装在柔性杆的顶部上的激光接收器的相当大的重量，杆曲率对于激光***是特别显著的。
杆在铲刀上的存在还限制各种铲刀操作(诸如铲刀旋转和侧移)的范围，因为杆可能碰撞机动平地机的各种结构元件(诸如前框架)。
当安装在杆上的GNSS传感器与惯性传感器组合使用时，在各种场景中可能出现更多问题，例如，当在圆形轨迹上执行平地并且向心加速度的精确补偿是必要的时。当铲刀经历各种操作(诸如旋转、向前滚动、或者侧移)时，因为杆上的GNSS天线与铲刀一起移动和旋转，向心加速度的精确补偿是困难的；因此，GNSS天线遵循复杂的轨迹，并且根据GNSS测量值对于车辆速度的精确计算是困难的。
在本发明的实施方式中，传感器牢固地安装在机动平地机的各种合适的表面上。GNSS传感器不安装在铲刀上；然而，其他传感器(诸如IMU)可以安装在铲刀上。GNSS传感器可以安装在使得GNSS导航信号的接收(见下文)不受阻碍的位置处。传感器可以直接安装在机动平地机的表面上；或者传感器可以经由辅助支撑结构(诸如安装托架或者安装板)安装在机动平地机的表面上。安装可以通过各种方法(诸如机械紧固件、焊接、铆接和粘合)完成。
传感器包括GNSS天线、内部传感器、和其他传感器(诸如行程传感器和旋转传感器)。在一些实施方式中，多个内部传感器集成到内部测量单元(IMU)中。能够测量三个线性自由度和三个旋转自由度的IMU包括三个正交放置的加速度计和三个正交防止的速度陀螺仪。每一加速度计测量沿着相应的测量轴线的加速度。类似地，每一速度陀螺仪测量围绕相应的测量轴线的旋转角速度。IMU的测量轴线还被称为IMU的主体轴线。各种装置可以用于惯性传感器。在一些实施方式中，使用紧凑和轻量并且可以在多种极端的环境条件下(诸如温度、湿度、振动、和晃动)操作的微机电(MEMS)装置。在一些实施方式中，可以使用各种类型的旋转传感器来测量机动平地机的各个部件相对于其他部件的旋转角度。在一些实施方式中，各种类型行程传感器安装在机动平地机的各种液压缸中，以测量液压缸的可延伸杆的线性移位。液压缸的可延伸杆的线性移位的测量值也被称为液压缸的行程的测量值。通常从传感器直接或者经由处理单元输出测量值作为数字数据。
全球导航卫星***(GNSS)在现有技术中是已知的；图23中显示高等级的示意图。GNSS卫星的星群传送GNSS导航信号。示出六个代表性的GNSS卫星(被标记为GNSS卫星2302A-GNSS卫星2302F)，其分别传送GNSS导航信号2303A-GNSS导航信号2303F。GNSS测量单元2310包括GNSS传感器(天线)2312和GNSS接收器2314。类似地，GNSS测量单元2320包括GNSS传感器(天线)2322和GNSS接收器2324。本文中，GNSS传感器2312对应于GNSS接收器2314，GNSS接收器2314对应于GNSS传感器2312；类似地，GNSS传感器2322对应于GNSS接收器2324，GNSS接收器2324对应于GNSS传感器2322。
参考GNSS测量单元2310。GNSS天线2312和GNSS接收器2314可操作地耦连。在一些实施方式中，GNSS天线2312和GNSS接收器2314安装在基本上不同位置中并且与长的同轴电缆耦连。例如，GNSS天线可以安装在机动平地机的前框架上，以及GNSS接收器可以安装在机动平地机的舱室中。在其他实施方式中，GNSS天线接近于或者在GNSS接收器上安装；它们与短的同轴电缆耦连。
GNSS天线2312接收GNSS导航信号2303A-GNSS导航信号2303F。GNSS天线2312的输出信号(被称为信号2311)表示由GNSS天线2312接收的整个组合信号。信号2311被输入到GNSS接收器2314中。在一些实施方式中，低噪音的放大器(LNA)为GNSS接收器的输入阶段。在其他实施方式中，信号2311由定位更接近于GNSS天线的LNA放大；LNA可以与GNSS天线集成在一起。
GNSS接收器2314处理GNSS导航信号，并且计算GNSS天线2312的相位中心的位置。GNSS天线的相位中心的速度可以通过各种方法计算；例如，通过取GNSS天线的相位中心的位置的时间导数作为时间的函数，通过处理多普勒测量值，或者通过处理通过特定的时间间隔上的载波相位测量值。以简化的术语，GNSS天线的相位中心的位置被称为GNSS天线的位置，以及GNSS天线的相位中心的速度被称为GNSS天线的速度。以简化的术语，基于从相应的GNSS传感器输入的GNSS导航信号、由GNSS接收器输出的测量值被称为由GNSS传感器输出的测量值。通常从GNSS接收器输出GNSS测量值作为数字数据。
参考GNSS测量单元2320。GNSS天线2322和GNSS接收器2324可操作地耦连。GNSS天线2322接收GNSS导航信号2303A-GNSS导航信号2303F。GNSS天线2312的输出信号(被称为信号2321)表示由GNSS天线2322接收的整个组合信号。信号2321被输入到GNSS接收器2324中。GNSS测量单元2310的实施方式和功能的上述说明类似地适用于GNSS测量单元2320。GNSS测量单元2310和GNSS测量单元2320可以具有相同实施方式或者可以具有不同实施方式。
GNSS导航信号包括通过伪随机的二进制编码调制的载波信号。GNSS接收器测量所接收的GNSS导航信号相对于局部参考时钟或者振荡器的时间延迟。编码测量值使得GNSS接收器能够确定GNSS天线和GNSS导航卫星之间的伪范围。由于各种误差源和由于GNSS导航卫星和GNSS接收器的时标的改变，伪范围不同于GNSS天线和GNSS导航卫星之间的实际范围(距离)。如果GNSS导航信号从足够大量的GNSS导航卫星接收到，则所测量到的伪范围可以被处理以确定在GNSS天线处的编码坐标和在GNSS接收器处的时标。该操作模式被称为独立模式，因为测量值由单一GNSS接收器确定。独立***通常提供米级别的精度。
为了提高测量的精度、准确度、稳定性、和牢靠性，已经开发出差分导航(DN)***。在DN***中，相对于坐标精确已知(例如，通过在延长的时间段上收集的精确GNSS测量值或者通过测绘测量值)的基站(也被称为基部)确定用户的位置。基部包括接收GNSS导航信号的GNSS接收器。位置待确定的用户可以为静止的或者移动的，并且通常被称为漫游者。漫游者也包含接收GNSS导航信号的GNSS接收器。在基部处理的信号测量值经由通信链路传输到漫游者。例如，可以在缆线或者光纤上提供通信链路。为了适应移动漫游者，通信链路通常为无线链路。
漫游者将从基部接收到的测量值连同从其自身的GNSS接收器获取的测量值一起处理，以提高确定其位置的精度。精度在差分导航模式中提高，因为由GNSS接收器在漫游者处引发的误差和由GNSS接收器在基部处引起的误差高度相关。因为基部的坐标精确已知，来自基部的测量值可以用于提高漫游者的坐标的精度。差分全球定位***(DGPS)仅仅基于伪范围计算位置。
通过卫星载波信号的相位的测量值补充编码伪范围测量值，可以进一步改进差分导航***的位置确定精度。如果由同一GNSS导航卫星传送的信号的载波相位由基部的GNSS接收器和漫游者处的GNSS接收器两者测量，则处理两组载波相位测量值可以产生位于载波波长的百分之几之内的位置确定精度。除了编码伪范围，基于实时载波信号计算位置的差分导航***通常被称为GNSS实时运动学(RTK)模式***(GNSS RTK***)。在下文描述的实施方式中，可以使用以任何所需的GNSS模式操作的GNSS测量单元；例如，通过控制工程师基于特定应用的所需的测量精度来选择所需的操作模式。
下文中描述四种用在本发明的实施方式中的代表性的传感器的配置；这些配置被称为***配置1、***配置2、***配置3和***配置4。这些传感器的配置提供用于计算三种铲刀参数的测量值：铲刀提升、铲刀倾角、和铲刀侧移。在一些应用中，仅仅自动控制铲刀提升和铲刀倾角；可以手动控制铲刀侧移。在其他应用中，自动控制铲刀提升、铲刀倾角、和铲刀侧移。下文中进一步描述使用来自传感器的测量值的控制算法的细节。备注：为了简化附图，没有示出对应于GNSS天线的GNSS接收器。
本文中，当规定几何条件时，取决于可用的制造公差和可接受的精度，在规定的公差内满足几何条件。例如，如果在规定的公差内二者之间的角度为90度，则两条轴线正交；如果在规定的公差内二者之间的角度为0度，则两条轴线平行；如果在规定的公差内二者相等，则两个长度相等；如果在规定的公差内其为直线线段，则直线线段为直线线段。例如，可以通过控制工程师规定公差。
现在描述***配置1。参考图2A，图2A显示机动平地机100的左侧视图，其中，传感器以***配置1装配。全球导航卫星***(GNSS)天线120安装在前框架101的顶侧上。GNSS天线121也安装在前框架101的顶侧上。在所示的实施方式中，惯性测量单元(IMU)122安装在前框架101的顶侧上；特别地，IMU 133安装在GNSS天线120和GNSS天线121之间。在其他实施方式中，IMU 122可以安装在前框架101的其他位置上。在所示的实施方式中，IMU 123安装在A形框架104的顶侧上。在其他实施方式中，IMU 123可以安装在A形框架104的其他位置上。IMU 124安装在支撑铲刀107的铲刀支撑结构106上。除非特别说明，否则IMU指代具有三个正交安装的加速度计和三个正交安装的速度陀螺仪的惯性测量单元。
GNSS天线121的相位中心被标记为点P1。GNSS天线120的相位中心被标记为点P2。A形框架球窝耦连件111的中心被标记为点P3。点P7表示铲刀107的切割边缘107FB的中点。参考图2B。图2B示出铲刀107的透视图。铲刀107具有前侧107F。切割边缘107FB为前侧107F的底部边缘。点P7为切割边缘107FB的中点。
参考图3A-3H。图3A-3H示出各种笛卡尔坐标参考系的透视图。使用右手定则。
参考图3A，坐标框架OfXfYfZf141为相对于前框架101固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点Of、X轴Xf、Y轴Yf以及Z轴Zf规定。(备注：通常将该坐标框架绘制为显示-Zf轴。)原点Of固定在点P2处，以及(Xf,Yf,Zf)轴平行于IMU 122的主体轴线(图2A)。前框架101的方向定义为坐标框架OfXfYfZf141的方向；即，前框架101相对于任意的参考系的方向定义为坐标框架OfXfYfZf141相对于任意参考系的方向。
参考图3B，坐标框架OAXAYAZA142为相对于A形框架104固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点OA、X轴XA、Y轴YA以及Z轴ZA规定。原点OA固定在点P3处，以及(XA,YA,ZA)轴平行于IMU123的主体轴线(图2A)。前框架104的方向定义为坐标框架OAXAYAZA142的方向。
参考图3C。坐标框架OrXrYrZr 143为相对于后框架103固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点Or、X轴Xr、Y轴Yr以及Z轴Zr规定。参考图1A、图1E以及图1G-图1I讨论该坐标框架的进一步的细节。
参考图1E，机动平地机100包括前轮1001和前轮1002。前轮轴1007穿过前轮1001的中心和前轮1002的中心。机动平地机100还包括后轮1003、后轮1005、后轮1004和后轮1006。后轮轴1008穿过后轮1003的中心和后轮1005的中心。后轮轴1009穿过后轮1004的中心和后轮1006的中心。参考线1011穿过后轮轴1008的中点和后轮轴1009的中点。原点Or固定在后轮轴1009的中点处；Xr轴沿着参考线1011，其中，正方向指向后轮轴1008的中点。
参考图1G-图1I。图1G-图1I示出后轮和后轮轴的特写左侧视图。中点1008C表示后轮轴1008的中点在后轮轴1008的左端面上的投影。中点1009C表示后轮轴1009的中点在后轮轴1009的左端面上的投影。还示出参考线1011在附图的平面中的投影。
参考图1I。在该视图中，原点Or位于后轮轴1009的中点1009C处；Xr轴沿着参考线1011，其中，正方向指向后轮轴1008的中点1008C。参考图2A。图2A示出坐标框架OrXrYrZr143相对于整个机动平地机100的关系。
参考图3D。坐标框架OnXnYnZn144为局部导航笛卡尔坐标框架。其通过原点Or、X轴Xn、Y轴Yn以及Z轴Zn规定。针对局部导航框架可以使用各种惯例。在图3D中所示的惯例中，局部导航坐标框架OnXnYnZn144为东北上(East-North-Up，ENU)笛卡尔坐标框架，其中，原点On固定在规定的局部点，Xn-Yn面正切于世界大地测量***1984(WGS-1984)地球椭球，Xn轴指向东，Yn轴指向北，以及Zn轴沿着局部竖直轴指向上。例如，所规定的局部点可以为由现场工程师规定的地面上的局部点。在本文的讨论中，没有假定机动平地机相对于局部导航框架的特定方向。
对于任何OXYZ笛卡尔坐标框架，通过三个角度规定方向：滚动角度φ被测量为围绕X轴的旋转角度，俯仰角度θ被测量为围绕Y轴的旋转角度，以及偏航角度ψ被测量为围绕Z轴的旋转角度。所规定的角度在下文中讨论中进一步由上标和下标标记。
参考图2C。图2C示出相对于坐标框架OnXnYnZn 144的各个点。向量
Figure GDA0001643455310000121
在坐标框架OnXnYnZn 144中被解析，并且在本文中称为GNSS基线向量；其被计算为从点P1(GNSS天线121的相位中心)到P2(GNSS天线120的相位中心)的向量
Figure GDA0001643455310000122
从GNSS测量值、在坐标框架OnXnYnZn144中确定点P1的坐标和点P2的坐标。【备注：不具有上标的向量（诸如
Figure GDA0001643455310000124
)表示独立于具体坐标框架的向量；以及具有上标的向量(诸如
Figure GDA0001643455310000125
)表示在上标规定的坐标框架中被解析的向量。】参考图2A。向量
Figure GDA0001643455310000126
为在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的、从点P1到点P2的向量
Figure GDA0001643455310000127
向量
Figure GDA0001643455310000128
可以通过以下关系式从向量
Figure GDA0001643455310000129
计算出：
Figure GDA00016434553100001210
其中，
Figure GDA00016434553100001211
表示从坐标框架OnXnYnZn 144到坐标框架OfXfYfZf141的坐标转换的旋转矩阵。
在本文中描述的实施方式中，利用旋转矩阵执行坐标转换。通常，可以利用其他方法(例如，四元数)执行坐标转换。从欧拉角度计算出旋转矩阵
Figure GDA00016434553100001212
的元素，该欧拉角度包括表示坐标框架OfXfYfZf141相对于坐标框架OnXnYnZn 144的方向的滚动、俯仰和偏航角度。如上面所描述的，坐标框架OfXfYfZf141的轴线与IMU 122的主体轴线具有相同方向。表示坐标框架OfXfYfZf141方向的滚动、俯仰和偏航角度因此与表示IMU122的方向的滚动、俯仰和偏航角度相同。
在一个实施方式中，前框架101的滚动角度(被标记为角度φf)被计算为从IMU122的测量值计算出的IMU 122的滚动角度。向量
Figure GDA00016434553100001213
的俯仰角度被标记为角度
Figure GDA00016434553100001214
在以一个实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100001215
仅仅从GNSS测量值计算出，并且独立于机动平地机的加速度计。在另一实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100001216
利用GNSS测量值和IMU 122的Y陀螺仪的测量值计算出。在该情况下，角度
Figure GDA00016434553100001217
对于机动平地机加速度的依赖取决于IMU 122的Y陀螺仪对于加速度的灵敏度；然而，高端陀螺仪的灵敏度通常非常低。前框架101的俯仰角度(被标记为角度θf)被计算为向量
Figure GDA00016434553100001218
的俯仰角度。该方法允许前框架的俯仰角度的计算，其中，计算独立于机动平地机的加速度。
前框架101的偏航角度(被标记为角度
Figure GDA00016434553100001219
)在本文中也称为前框架的首向角度。其被计算为向量
Figure GDA0001643455310000131
的首向角度；参考图8A和图8B在下文中讨论进一步细节。
参考图2D。A形框架104相对于前框架101的俯仰角度
Figure GDA0001643455310000132
被定义为坐标框架OAXAYAZA142相对于坐标框架OfXfYfZf141的俯仰角度。在一个实施方式中，俯仰角度
Figure GDA0001643455310000133
被计算为从由IMU 122和IMU 123获得的测量值计算出的IMU 122和IMU 123之间的相对俯仰角度。在机动平地机的加速运动期间，由于机动平地机的加速运动，IMU 122和IMU 123两者将测量同一加速度；因此，从由IMU 122和IMU 123获得的测量值计算出的IMU 122和IMU 123之间的相对俯仰角度将独立于机动平地机的加速度。
在一个实施方式中，相对于GNSS天线120计算铲刀提升。在另一实施方式中，相对于GNSS天线121计算铲刀提升。在本文的实施方式中，描述相对于GNSS天线120的铲刀提升的计算。
参考图2A。向量
Figure GDA0001643455310000134
从点P2到点P3被计算并且在坐标框架OfXfYfZf141中被解析。向量
Figure GDA0001643455310000135
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的并且在校准程序期间被测量。
参考图4A。图4A示出A形框架104、圆形件105、铲刀支撑结构106、和铲刀107的左侧视图。圆形件105的一部分可以在图1E的顶视图中更清晰可见。旋转轴线116穿过圆形/A形框架旋转接头1012的中心。圆形件105可以围绕旋转轴线116相对于A形框架104旋转。铲刀107通过铲刀支撑结构106耦连到圆形件105；铲刀107连同圆形件105一起相对于A形框架104旋转。
参考图3G。坐标框架OCXCYCZC241为相对于圆形件105固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点OC、X轴XC、Y轴YC、和Z轴ZC规定。
参考图4A。XA轴和旋转轴线116的交点被标记为点P4。原点OC固定在点P4处。如图所示，对于圆形件105相对于A形框架104的零旋转角度，XC轴沿着XA轴延伸，并且沿着与XA轴相同的方向指向。在坐标框架OAXAYAZA142中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000136
表示坐标框架OCXCYCZC241的原点OC相对于坐标框架OAXAYAZA142的原点OA的位置。向量
Figure GDA0001643455310000137
相对于坐标框架OAXAYAZA142是恒定的并且在校准程序期间被测量。
参考图4B(顶视图)。在本文中，铲刀107相对于A形框架104的首向角度
Figure GDA0001643455310000141
还被称为铲刀角度或者铲刀旋转角度。铲刀旋转角度被定义为坐标框架OCXCYCZC241相对于坐标框架OAXAYAZA142的偏航角度。对于零铲刀旋转角度，坐标框架OCXCYCZC241的轴线的方向与坐标框架OAXAYAZA142的轴线的方向相同。
在一个实施方式中，铲刀旋转角度被计算为从由IMU 123和IMU 124获得的测量值计算出的IMU 123和IMU 124之间的相对偏航角度(图2A)。在其他实施方式中，铲刀旋转角度可以通过安装在圆形/A形框架旋转接头1012上的其他传感器(诸如旋转传感器1020)测量(图4A)。旋转传感器的示例包括电位式旋转编码器和磁性旋转编码器。
参考图5A-图5D。图5A示出机动平地机100的前视图；图5A-5D显示铲刀侧移的几何形状。参考图5A。如前面参考图2B所讨论的，铲刀107的切割边缘107B为铲刀107的前侧107F的底部边缘。点P6被定义为切割边缘107FB和平面YC＝0之间的交点。如前面参考图2B所讨论的，点P7被定义为切割边缘107FB的中点。点P7L,0表示在铲刀侧移之前切割边缘107FB的左端点(如前面所讨论的，左和右方向相对于坐在舱室中的运算器的视角规定)。点P7R,0表示在铲刀侧移之前切割边缘107FB的右端点。点P7L表示在铲刀侧移之后切割边缘107FB的左端点。点P7R表示在铲刀侧移之后切割边缘107FB的右端点。
参考图5B。向量
Figure GDA0001643455310000142
表示铲刀107相对于坐标框架OCXCYCZC241的原点OC的侧移。由从点P7L,0到点P7L的向量表示向量
Figure GDA0001643455310000143
在一个实施方式中，利用安装在铲刀侧移液压缸1026上的行程传感器1028测量向量
Figure GDA0001643455310000144
的长度(图5E)。铲刀侧移液压缸1026控制向量
Figure GDA0001643455310000145
的长度。
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000146
表示点P7L,0(在铲刀侧移之前切割边缘107FB的左端点)相对于点P6的位置。向量
Figure GDA0001643455310000147
相对于坐标框架OCXCYCZC241是恒定的并且在校准程序期间被测量。
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000148
表示点P7R,0(在铲刀侧移之前切割边缘107FB的右端点)相对于点P6的位置。向量
Figure GDA0001643455310000149
相对于坐标框架OCXCYCZC241是恒定的并且在校准程序期间被测量。
参考图5C。在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001410
表示点P7L(在铲刀侧移之后切割边缘107FB的左端点)相对于点P6的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000151
Figure GDA0001643455310000152
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000153
表示点P7R(在铲刀侧移之后切割边缘107FB的右端点)相对于点P6的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000154
Figure GDA0001643455310000155
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000156
表示点P6相对于点P4的位置。该向量随着相对于圆形件105的铲刀俯仰旋转(定义为围绕YC轴的旋转)改变，并且独立于铲刀侧移。下文中描述向量
Figure GDA0001643455310000157
的计算的算法。
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000158
表示点P7L(在铲刀侧移之后切割边缘107FB的左端点)相对于点P4的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000159
Figure GDA00016434553100001510
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001511
表示点P7R(在铲刀侧移之后切割边缘107FB的右端点)相对于点P4的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100001512
Figure GDA00016434553100001513
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001514
表示切割边缘107FB的中点P7相对于点P4的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100001515
Figure GDA00016434553100001516
参考图5D。在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001517
表示切割边缘107FB。如下计算向量
Figure GDA00016434553100001518
Figure GDA00016434553100001519
根据应用，切割边缘107FB的中点或者切割边缘107FB的左和右端点对可以用于铲刀提升控制。因此，向量
Figure GDA00016434553100001520
或者向量
Figure GDA00016434553100001521
和
Figure GDA00016434553100001522
对可以用于铲刀提升控制算法。向量
Figure GDA00016434553100001523
可以用于铲刀侧移控制算法和铲刀倾角控制算法。下文中讨论控制算法。
参考图6A-6D。图6A和6C示出A形框架104、圆形件105、铲刀支撑结构106、和铲刀107的左侧视图；图6A-6D显示铲刀俯仰旋转的几何形状。
参考图3H。坐标框架ObXbYbZb441为相对于铲刀支撑结构106固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点Ob、X轴Xb、Y轴Yb、和Z轴Zb规定。
参考图6A。铲刀107围绕枢转接头1013的轴线旋转。枢转接头1013的旋转轴线为铲刀俯仰旋转轴线。点P5表示铲刀俯仰旋转轴线和平面YC＝0之间的交点。坐标框架ObXbYbZb441的原点Ob固定在点P5处，并且坐标框架ObXbYbZb441的轴线平行于IMU 124的主体轴线。坐标框架ObXbYbZb441的轴线的方向与铲刀107的方向相同。铲刀俯仰旋转被定义为铲刀围绕Yb轴的旋转。
参考图6C。图6C示出铲刀107旋转通过相对于A形框架104的非零俯仰角度。铲刀107相对于A形框架104的俯仰角度
Figure GDA0001643455310000161
被定义为坐标框架ObXbYbZb441相对于坐标框架OCXCYCZC241的俯仰角度。(在图6C中，X'C轴与XC轴相同，除了X'C轴的原点相对于点P5偏移。)在一个实施方式中，铲刀107相对于A形框架104的俯仰角度
Figure GDA0001643455310000162
被计算为从由IMU123和IMU124获得的测量值计算出的IMU 123和IMU 124之间的相对俯仰角度。在机动平地机的加速运动期间，由于机动平地机加速运动，IMU 123和IMU 124两者将测量同一加速度；因此，从IMU 123和IMU 124获得的测量值计算出的IMU 123和IMU 124之间的相对俯仰角度将独立于机动平地机加速度。在另一实施方式中，铲刀107相对于A形框架104的俯仰角度
Figure GDA0001643455310000163
可以从安装在铲刀俯仰旋转液压缸1030上的行程传感器1032获得的测量值计算出(图6E)。通过改变铲刀俯仰旋转液压缸1030的行程改变俯仰角度
Figure GDA0001643455310000164
因此，铲刀俯仰旋转液压缸的行程的测量值提供俯仰角度的测量值。
参考图6D。在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000165
表示点P5相当于坐标框架OCXCYCZC241的原点OC的位置。向量
Figure GDA0001643455310000166
相对于坐标框架OCXCYCZC241是恒定的并且在校准程序中被测量。
参考图6B。在坐标框架ObXbYbZb441中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000167
表示点P6相对于点P5的位置。向量
Figure GDA0001643455310000168
的长度等于在铲刀俯仰旋转期间由切割边缘107FB描述的圆形的半径。向量
Figure GDA0001643455310000171
相对于坐标框架ObXbYbZb441是恒定的并且在校准程序中被测量。
参考图6D。如下计算在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000172
Figure GDA0001643455310000173
其中，
Figure GDA0001643455310000174
表示用于从坐标框架ObXbYbZb 441到坐标框架OCXCYCZC241的坐标变换的旋转矩阵。
在一个实施方式中，从欧拉角度计算出旋转矩阵
Figure GDA0001643455310000175
的元素，该欧拉角度包括描述坐标框架ObXbYbZb441相对于坐标框架OCXCYCZC241的方向的滚动角度
Figure GDA0001643455310000176
俯仰角度
Figure GDA0001643455310000177
和偏航角度
Figure GDA0001643455310000178
YC轴和Yb轴总是彼此平行；因此，滚动角度
Figure GDA0001643455310000179
和偏航角度
Figure GDA00016434553100001710
总是为零。如上所述可以计算俯仰角度
Figure GDA00016434553100001711
在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001712
表示点P6相对于坐标框架OCXCYCZC241的原点OC的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100001713
Figure GDA00016434553100001714
参考图7A和图7B。图7A示出A形框架104、圆形件105、铲刀支撑结构106和铲刀107的左侧视图；图7A和图7B显示切割边缘107FB的中点P7相对于坐标框架OAXAYAZA142的原点OA的位置的计算。
参考图7B。在坐标框架OAXAYAZA142中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001715
表示坐标框架OCXCYCZC241的原点OC相对于坐标框架OAXAYAZA142的原点OA的位置。向量
Figure GDA00016434553100001716
相对于坐标框架OAXAYAZA142是恒定的并且在校准程序期间被测量。
在坐标框架OAXAYAZA142中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001717
表示切割边缘107FB的中点P7相对于坐标框架OCXCYCZC241的原点OC的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100001718
Figure GDA00016434553100001719
其中，
Figure GDA00016434553100001720
表示从坐标框架OCXCYCZC 241到坐标框架OAXAYAZA142的坐标转换的旋转矩阵。此前已描述向量
Figure GDA00016434553100001721
的计算。
在坐标框架OAXAYAZA142中被解析的向量
Figure GDA00016434553100001722
表示切割边缘107FB的中点P7相对于坐标框架OAXAYAZA 142的原点OA的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000181
Figure GDA0001643455310000182
如下计算在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000183
(未示出)：
Figure GDA0001643455310000184
其中，
Figure GDA0001643455310000185
表示从坐标框架OAXAYAZA 142到坐标框架OfXfYfZf141的坐标转换的旋转矩阵。
参考图8A和图8B。图8A示出机动平地机100的(铰接的)顶视图；图8A和图8B显示前框架101的首向角度的计算。参考图8B。前框架101的首向角度ψf被定义为坐标框架OfXfYfZf141相对于局部导航坐标框架OnXnYnZn144的偏航角度。
如上面所讨论的，根据铰接接头的位置，可以区分两种主要类型的铰接的机动平地机：具有在舱室的前方的铰接接头的机动平地机，以及具有在舱室的后方的铰接接头的机动平地机。(备注：“在舱室的前方”和“在舱室的后方”遵循标准的行业术语；然而，“朝向舱室的前方”和“朝向舱室的后方”为更精确的表述。)对于具有在舱室的前方的铰接接头的机动平地机，舱室在铰接旋转下相对于后框架固定。对于具有在舱室的后方的铰接接头的机动平地机，舱室在铰接旋转下相对于前框架固定。在图8A的所示的实施方式中，机动平地机100包括前框架101、舱室102、和后框架103。铰接接头115-R在舱室102的后方。在一实施方式中，铰接角度(围绕铰接接头115-R旋转的角度)通过安装在铰接接头115-R上的传感器1022测量。在一个实施方式中，使用电位式旋转传感器。可以使用其他类型的传感器。
对于两种机动平地机类型中的任一种，在***配置1中，利用安装在前框架101的顶侧上的两个GNSS天线(GNSS天线120和GNSS天线121)，前框架的首向与向量
Figure GDA0001643455310000186
的首向相同。因此，前框架的首向角度ψf可以被计算为向量
Figure GDA0001643455310000187
的首向角度。在上文中参考图2C描述的向量
Figure GDA0001643455310000188
也在图8B中示出。
对于自动化的平地应用，铲刀的位置和首向角度应当相对于数字作业现场模型已知。首先讨论铲刀的首向角度的计算。在下文中进一步讨论铲刀的位置的计算。
在一个实施方式中，如下计算铲刀的首向角度：
Figure GDA0001643455310000191
其中，
ψb为铲刀107相对于坐标框架OnXnYnZn 144的首向角度；
Figure GDA0001643455310000192
为铲刀107相对于坐标框架OfXfYfZf141的首向角度；
ψf为铲刀107相对于坐标框架OnXnYnZn 144的首向角度。
此前已描述***配置1的角度ψf的计算。在下文中描述角度
Figure GDA0001643455310000193
的计算的算法。
在一个实施方式中，角度
Figure GDA0001643455310000194
被计算为从由IMU 122和IMU 124获得的测量值计算出的IMU 122和IMU 124之间的相对首向角度。
在另一实施方式中，如下计算角度
Figure GDA0001643455310000195
Figure GDA0001643455310000196
其中，
Figure GDA0001643455310000197
为铲刀107相对于坐标框架OAXAYAZA142的首向角度；
Figure GDA0001643455310000198
为A形框架104相对于坐标框架OfXfYfZf141的首向角度。
如下计算角度
Figure GDA0001643455310000199
Figure GDA00016434553100001910
其中，
Figure GDA00016434553100001911
为铲刀107相对于坐标框架OCXCYCZC241的首向角度；
Figure GDA00016434553100001912
为坐标框架OCXCYCZC241相对于坐标框架OAXAYAZA142的首向角度。
YC轴和Yb轴总是彼此平行；因此，角度
Figure GDA00016434553100001913
总是等于零。在一个实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100001914
被计算为从由IMU 123和IMU 124获得的测量值计算出的IMU 123和IMU 124之间的相对首向角度。在一个实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100001915
被计算为从由IMU 122和IMU 123获得的测量值计算出的IMU 122和IMU 123之间的相对首向角度。在另一实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100001916
可以从安装在拉杆上的行程传感器1024获得的测量值计算出(图2A)。A形框架相对于前框架的首向角度通过改变拉杆液压缸的行程改变。因此，拉杆液压缸的行程的测量值提供A形框架相对于前框架的首向角度的测量值。铲刀相对于前框架的首向角度可以从A形框架相对于前框架的首向角度和铲刀旋转角度(其为铲刀相对于A形框架的首向角度)计算出。
如上面所讨论的，根据应用，铲刀的切割边缘的中点或者铲刀的切割边缘的左和右端点可以用于铲刀提升控制。在一个实施方式中，切割边缘的中点在局部导航框架中的位置的向量表示用于铲刀提升控制。
对于***配置1，如下计算描述铲刀的切割边缘的中点相对于局部导航框架的位置的向量。
在一个实施方式中，铲刀的切割边缘的中点在局部导航框架中的位置相对于安装在前框架101的顶侧上的GNSS天线121的相位中心计算出。在另一实施方式中，铲刀的切割边缘的中点在局部导航框架中的位置相对于安装在前框架101的顶侧上的GNSS天线122的相位中心计算出。这里，讨论铲刀的切割边缘的中点在局部导航框架的位置相对于安装在前框架101的顶侧上的GNSS天线120的相位中心的计算。以类似的方式可以执行铲刀的切割边缘的中点在局部导航框架的位置相对于安装在前框架101的顶侧上的GNSS天线121的相位中心的计算。
参考图2A。此前描述向量
Figure GDA0001643455310000201
(未示出)的计算。向量
Figure GDA0001643455310000202
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的并且在校准程序中被测量。在OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000203
表示点P7(切割边缘107FB的中点)相对于点P2(GNSS天线120的相位中心)的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000204
Figure GDA0001643455310000205
如下计算在OnXnYnZn 144中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000206
Figure GDA0001643455310000207
其中，
Figure GDA0001643455310000208
表示从坐标框架OfXfYfZf141到坐标框架OnXnYnZn144的坐标转换的旋转矩阵。
点P2(GNSS天线120的相位中心)相对于坐标框架OnXnYnZn144的原点的位置由向量
Figure GDA0001643455310000209
表示。点P7(切割边缘107FB的中点)相对于坐标框架OnXnYnZn 144的原点On的位置由向量
Figure GDA00016434553100002010
表示。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002011
Figure GDA00016434553100002012
如果切割边缘的中点用于铲刀提升控制，则在铲刀提升控制算法中使用向量
Figure GDA0001643455310000211
如果切割边缘的左和右端点对用于铲刀提升控制中，则在铲刀提升控制算法中使用以与向量
Figure GDA0001643455310000212
的计算类似的方式计算出的向量对
Figure GDA0001643455310000213
和
Figure GDA0001643455310000214
铲刀滚动角度(被标记为φb并且在本文中还被称为铲刀倾角)被定义为坐标框架ObXbYbZb441相对于坐标框架OnXnYnZn144的滚动角度。铲刀滚动角度与IMU 124的滚动角度相同并且可以从IMU 124的测量值计算出。在下文中更详尽描述的铲刀倾角控制算法中使用铲刀滚动角度φb。
现在描述***配置2。参照图9A。图9A示出机动平地机100的左侧视图，该机动平地机具有装配在***配置2中的传感器。***配置2和***配置1的区别在于GNSS天线121的安装的位置。在***配置1(图2A)中，GNSS天线121安装在前框架101的顶侧上。然而，在***配置2中，GNSS天线121安装在舱室屋顶顶部102R上。
根据与在***配置1中使用的那些类似的算法执行在***配置2中的向量
Figure GDA0001643455310000215
的计算。下文中讨论用于在***配置2中的前框架的俯仰角度的计算的算法和用于在***配置1中的相应算法之间的区别。
如下计算相对于向量
Figure GDA0001643455310000216
的俯仰角度计算前框架101的俯仰角度(被标记为角度θf)。角度
Figure GDA0001643455310000217
被定义为向量
Figure GDA0001643455310000218
和坐标框架OfXfYfZf141的Xf轴之间的角度。该角度具有恒定值并且在校准程序期间被测量。
向量
Figure GDA0001643455310000219
的俯仰角度被标记为角度
Figure GDA00016434553100002110
在一个实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100002111
仅仅从GNSS测量值计算出并且独立于机动平地机加速度。在另一实施方式中，角度
Figure GDA00016434553100002112
利用GNSS测量值和IMU 122的Y陀螺仪的测量值计算出。在该情况下，角度
Figure GDA00016434553100002113
对于机动平地机加速度的依赖性取决于IMU 122的Y陀螺仪对于加速度的灵敏度；然而，高端陀螺仪的灵敏度通常非常低。
如下计算前框架101的俯仰角度：
Figure GDA0001643455310000221
该方法允许前框架的俯仰角度的计算，其中，计算独立于机动平地机加速度。
如图9B所示，以与在上文中此前所述的***配置1中相同的方式在***配置2中执行向量
Figure GDA0001643455310000222
的计算。
参照图10A和图10B。图10A示出机动平地机100的(铰接的)顶视图；图10A和图10B显示在***配置2中的前框架101的首向角度的计算。铰链接头115-R在舱室102的后方。在一实施方式中，铰接角度(围绕铰链接头115-R旋转的角度)通过安装在铰链接头115-R上的传感器1022测量。在一个实施方式中，使用电位式旋转传感器。可以使用其他类型的传感器。
如图10B所示，对于具有在舱室的后方的铰链接头的机动平地机，前框架101的首向角度ψf可以被计算为向量
Figure GDA0001643455310000223
的首向角度。对于具有在舱室的后方的铰链接头的机动平地机，根据与在上述***配置1中使用的那些类似的算法执行在***配置2中的前框架101的首向角度ψf的计算。
然而，在***配置2中，对于具有在舱室的前方的铰链接头的机动平地机，在通常情况下对于舱室屋顶顶部102R上的GNSS天线121的安装的任意位置，前框架101的首向角度不能被计算为向量
Figure GDA0001643455310000224
的首向角度。
对于具有在舱室的前方的铰链接头的机动平地机，可以考虑在舱室屋顶顶部上的GNSS天线121的安装的位置的特殊情况。参考图11A和图11B。图11A示出铰接的机动平地机100的(铰接的)顶视图；图11A和图11B显示在***配置2中的前框架101的首向角度的计算。铰接接头115-F在舱室102的前方。在一实施方式中，铰接角度(围绕铰接接头115-F旋转的角度)由安装在铰接接头115-F上的传感器1022测量到。在一个实施方式中，使用电位式旋转传感器。可以使用其他类型的传感器。
点P1(GNSS天线121的相位中心)沿着铰接接头115-F的旋转轴线定位。在该情况下，如图11B所示，对于任意铰接旋转，前框架121的首向角度ψf可以被计算为向量
Figure GDA0001643455310000225
的首向角度。
通常，GNSS天线121可以安装在舱室屋顶顶部上的任意位置。参考图12A和12B。图12A示出机动平地机100的(铰接的)顶视图；图12A和图12B显示在***配置2中的前框架101的首向角度的计算。铰链接头115-F在舱室102的前方。点P1(GNSS天线121的相位中心)定位成远离铰链接头115-F的旋转轴线。
参照图12B。铰接角度(被标记为
Figure GDA0001643455310000231
)被定义为前框架101相对于坐标框架OrXrYrZr143的首向角度。铰接角度
Figure GDA0001643455310000232
可以通过安装在铰链接头115-F上的传感器1022测量。
后框架103的首向角度ψr被定义为坐标框架OrXrYrZr 143相对于坐标框架OnXnYnZn144的首向角度。首向角度ψr可以被计算为从由GNSS天线121获得的测量值计算出的在坐标框架OnXnYnZn 144中被解析的GNSS速度的向量
Figure GDA0001643455310000233
的首向角度。
如下计算前框架101的首向角度ψr：
Figure GDA0001643455310000234
用于在***配置2中的铲刀提升控制的与铲刀位置的向量表示的计算相关的算法的其他部分与***配置1中使用的相应算法相同。用于在***配置2中的铲刀倾角控制的铲刀倾角的计算的算法与在***配置1中使用的相应算法相同。用于在***配置2中的铲刀侧移控制的涉及铲刀侧移的计算的算法与在***配置1中使用的相应算法相同。
现在描述***配置3。参考图13A。图13A示出机动平地机的左侧视图，该机动平地机具有装配在***配置3中的传感器。在***配置3中，使用单一GNSS天线。在各个实施方式中，单一GNSS天线可以安装在前框架上或者舱室屋顶顶部上。在图13A所示的实施方式中，GNSS天线121安装在舱室屋顶顶部102R上。
坐标框架OfXfYfZf的原点Of固定在IMU 122的主体轴线的原点处。在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000235
表示点P3相对于点P1的位置。对于具有在舱室的后方的铰接接头的机动平地机，向量
Figure GDA0001643455310000236
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的并且在校准程序中被测量。对于具有在舱室的前方的铰接接头的机动平地机，如果GNSS天线121安装在铰接接头的上方，则向量
Figure GDA0001643455310000237
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的；在该情况下，向量
Figure GDA0001643455310000241
在校准程序中被测量。
在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000242
表示点P7(切割边缘107FB的中点)相对于点P1的位置。
用于在***配置3中的前框架的俯仰角度的计算的算法与在***配置2中使用的相应算法的区别如下。前框架101的俯仰角度(被标记为角度θf)相对于在坐标框架OnXnYnZn144中被解析的GNSS速度的向量
Figure GDA0001643455310000243
的俯仰角度计算。根据以下算法，角度θf从由GNSS天线121获得的测量值计算出。
参考图13C。角度
Figure GDA0001643455310000244
被定义为向量
Figure GDA0001643455310000245
和坐标框架OfXfYfZf141的Xf轴之间的角度。该角度具有恒定值并且在校准程序中被测量。GNSS速度的向量
Figure GDA0001643455310000246
的俯仰角度被标记为角度
Figure GDA0001643455310000247
角度
Figure GDA0001643455310000248
独立于机动平地机加速度。
如下计算前框架101的俯仰角度θf：
Figure GDA0001643455310000249
该方法允许计算前框架的俯仰角度，其中，计算独立于机动平地机加速度。
用于在***配置3中的铲刀提升控制的铲刀位置的向量表示的计算的算法和在***配置2中使用的相应算法之间的差异如下。以与在***配置1中的那个类似方式执行向量
Figure GDA00016434553100002410
的计算。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002411
Figure GDA00016434553100002412
参考图13B。如下计算在坐标框架OnXnYnZn144中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002413
Figure GDA00016434553100002414
其中，
Figure GDA00016434553100002415
表示从坐标框架OfXfYfZf141到坐标框架OnXnYnZn144的坐标变换的旋转矩阵。
点P1(GNSS天线121的相位中心)相对于局部导航框架OnXnYnZn144的原点On的位置由向量
Figure GDA00016434553100002416
表示。
铲刀的切割边缘的中点相对于局部导航框架OnXnYnZn 144的原点On的位置由向量
Figure GDA00016434553100002417
表示。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002418
Figure GDA00016434553100002419
参考图14A和14B。图14A示出机动平地机100的(铰接的)顶视图；图14A和14B显示在***配置3中的前框架101的首向角度的计算。铰接接头115-R在舱室102的后方。在一实施方式中，铰接角度(围绕铰接接头115-R旋转的角度)通过安装在铰接接头115-R上的传感器1022测量。在一个实施方式中，使用电位式旋转传感器。可以使用其他类型的传感器。
参考图14B。铰接角度(被标记为角度
Figure GDA0001643455310000251
)被定义为前框架101相对于坐标框架OrXrYrZr143的首向角度。铰接角度
Figure GDA0001643455310000252
可以通过安装在铰接接头115-R上的传感器1022测量。
后框架103的首向角度ψr被定义为坐标框架OrXrYrZr143相对于坐标框架OnXnYnZn144的首向角度。首向角度ψr可以被计算为在局部导航框架中被解析的GNSS速度的向量
Figure GDA0001643455310000253
的首向角度；首向角度ψr可以从由GNSS天线121获得的测量值计算出。
如下计算前框架101的首向角度ψr：
Figure GDA0001643455310000254
用于在***配置3中的铲刀倾角控制的铲刀倾角的计算的算法与在***配置1中的使用的相应算法相同。用于在***配置3中的铲刀倾角控制的与铲刀侧移的计算相关的算法与在***配置1中使用的相应算法相同。
现在描述***配置4。参照图15A、图16A和图17。图15A、图16A和图17示出机动平地机100，该机动平地机具有装配在***配置4中的传感器。图15A示出左侧视图；图16A示出前视图；图17示出(铰接的)顶视图。
GNSS天线120安装在前框架101的顶侧上。GNSS天线121安装在舱室屋顶顶部102R上。惯性测量单元(IMU)122安装在前框架101的顶侧上。IMU 125安装在铲刀左提升液压缸108上。IMU 126安装在铲刀右提升液压缸109上。行程传感器127安装在铲刀左提升液压缸108上。行程传感器128安装在铲刀左提升液压缸109上。旋转传感器1020安装在圆形/A形框架旋转接头1012上。
点P1、P2、P3、P4和P7以与在***配置2中相同的方式定义。将铲刀左提升液压缸108耦连到前框架101的旋转接头的中心被标记为点P8L。将铲刀右提升液压缸109耦连到前框架101的旋转接头的中心被标记为点P8R。将铲刀左提升液压缸108耦连到A形框架104的可延伸杆的旋转接头的中心被标记为点P9L。将铲刀右提升液压缸109耦连到A形框架104的可延伸杆的旋转接头的中心被标记为点P9R。向量
Figure GDA0001643455310000261
通过端点P9L和端点P9R定义。向量
Figure GDA0001643455310000262
的端点被定义为点P9。
坐标框架OfXfYfZf141以与在***配置2中相同的方式定义。坐标框架OAXAYAZA142以与在***配置2中相同的方式定义。坐标框架OrXrYrZr143以与在***配置2中相同的方式定义。
参考图3E。坐标框架OELXELYELZEL145为相对于铲刀左提升液压缸108固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点OEL、X轴XEL、Y轴YEL和Z轴ZEL规定。(备注：该坐标框架通常将被绘制成示出-YEL轴和-ZEL轴。)原点OEL固定在点P8L处。ZEL轴与铲刀左提升液压缸108的纵向对称轴对准。当A形框架104与前框架101对准时，YEL轴平行于坐标框架OfXfYfZf141的Yf轴(见图17)。
参考图3F。坐标框架OERXERYERZER146为相对于铲刀右提升液压缸109固定的笛卡尔坐标框架。其通过原点OER、X轴XER、Y轴YER和Z轴ZER规定。(备注：该坐标框架通常将被绘制成示出-ZEL轴。)原点OER固定在点P8R处。ZER轴与铲刀右提升液压缸109的纵向对称轴对准。当A形框架104与前框架101对准时，YER轴平行于坐标框架OfXfYfZf141的Yf轴(见图17)。
在一个实施方式中，利用从IMU 122和IMU 125获得的测量值计算坐标框架OELXELYELZEL145相对于坐标框架OfXfYfZf141的方向。类似地，利用从IMU 122和IMU 126获得的测量值计算坐标框架OERXERYERZER 146相对于坐标框架OfXfYfZf141的方向。
参考图15B。在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000263
表示点P8L相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置。向量
Figure GDA0001643455310000264
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的并且在校准程序中被测量。
参考图15A。在坐标框架OELXELYELZEL 145中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000265
表示点P9L相对于坐标框架OELXELYELZEL 145的原点OEL的位置。参考图15B和图16C。如下计算在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000266
Figure GDA0001643455310000271
其中，
Figure GDA0001643455310000272
表示从坐标框架OELXELYELZEL 145到坐标框架OfXfYfZf141的坐标变换的旋转矩阵。
参考图15B。在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000273
表示点P9L相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000274
Figure GDA0001643455310000275
在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000276
(未示出)表示点P8R相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置。向量
Figure GDA0001643455310000277
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的并且在校准程序中被测量。
在坐标框架OERXERYERZER 146中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000278
(未示出)表示点P9R相对于坐标框架OERXERYERZER 146的原点OER的位置。参考图16B。如下计算在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000279
Figure GDA00016434553100002710
其中，
Figure GDA00016434553100002711
表示从坐标框架OERXERYERZER 146到坐标框架OfXfYfZf141的坐标变换的旋转矩阵。
在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002712
(未示出)表示点P9R相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002713
Figure GDA00016434553100002714
参考图15A。如此前针对其他***配置所讨论的，表示点P3相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置的向量
Figure GDA00016434553100002715
相对于坐标框架OfXfYfZf141是恒定的并且在校准程序中被测量。
给定已知的向量组
Figure GDA00016434553100002716
和
Figure GDA00016434553100002717
点P3、P9L和P9R的位置相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of已知。这三个点唯一地限定在三维空间中的平面；因此，A形框架104相对于前框架101的方向是已知的；或者等效地，坐标框架OAXAYAZA142相对于坐标框架OfXfYfZf141的方向是已知的。然后可以计算两个坐标框架之间的坐标变换。
参考图16D和图16E。在坐标框架OAXAYAZA142中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002718
表示点P4相对于点P9的位置。向量
Figure GDA0001643455310000281
相对于坐标框架OAXAYAZA142是恒定的并且在校准程序中被测量。
如下计算在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000282
Figure GDA0001643455310000283
其中，
Figure GDA0001643455310000284
表示从坐标框架OAXAYAZA 142到坐标框架OfXfYfZf141的坐标变换的旋转矩阵。
如此前针对其他***配置所讨论的，在坐标框架OAXAYAZA142中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000285
表示点P7(切割边缘107FB的中点)相对于坐标框架OCXCYCZC241的原点OC的位置。此前已描述向量
Figure GDA0001643455310000286
的计算。如下计算在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000287
Figure GDA0001643455310000288
其中，
Figure GDA0001643455310000289
表示从坐标框架OAXAYAZA 142到坐标框架OfXfYfZf141的坐标变换的旋转矩阵。
参考图16C。在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002810
表示点P7相对于点P9的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002811
Figure GDA00016434553100002812
参考图15C。在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002813
表示点P9相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002814
Figure GDA00016434553100002815
在坐标框架OfXfYfZf141中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002816
表示点P7相对于坐标框架OfXfYfZf141的原点Of的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002817
Figure GDA00016434553100002818
参考图15D。在坐标框架OnXnYnZn 144中被解析的向量
Figure GDA00016434553100002819
表示点P7相对于坐标框架OnXnYnZn144的原点On的位置。如下计算向量
Figure GDA00016434553100002820
Figure GDA00016434553100002821
其中，
Figure GDA00016434553100002822
表示从坐标框架OfXfYfZf141到坐标框架OnXnYnZn144的坐标变换的旋转矩阵。
向量
Figure GDA0001643455310000291
表示点P7相对于坐标框架OnXnYnZn 144的原点On的位置。如下计算向量
Figure GDA0001643455310000292
Figure GDA0001643455310000293
向量
Figure GDA0001643455310000294
可以用于铲刀提升控制。
此前已描述在坐标框架OCXCYCZC241中被解析的表示铲刀107的切割边缘107FB的向量
Figure GDA0001643455310000295
的计算。如下计算在坐标框架OnXnYnZn 144中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000296
Figure GDA0001643455310000297
其中，
Figure GDA0001643455310000298
表示从坐标框架OCXCYCZC 241到坐标框架OAXAYAZA142的坐标变换的旋转矩阵；
Figure GDA0001643455310000299
表示从坐标框架OAXAYAZA142到坐标框架OfXfYfZf141的坐标变换的旋转矩阵；以及
Figure GDA00016434553100002910
表示从坐标框架OfXfYfZf141到坐标框架OnXnYnZn144的坐标变换的旋转矩阵。
向量
Figure GDA00016434553100002911
在坐标框架OnXnYnZn 144中的方向是已知的；因此，该向量的(或者，等效地，切割边缘的)滚动角度(或者等效地，倾角)可以用于铲刀倾角控制。用于在***配置4中的铲刀侧移控制的与铲刀侧移的计算相关的算法与在***配置1中使用的相应算法相同。
上述的***配置的各种组合可以用于其他实施方式。例如，在***配置4中使用的铲刀旋转传感器1020可以额外地在***配置1-3中使用，以允许铲刀旋转角度的更稳健的测量。
可以在所有的***配置中使用额外的传感器。例如，可以额外地使用安装在拉杆液压缸110上的行程传感器1024，以允许A形框架相对于前框架101的首向角度的更稳健的测量。
对于上述所有的***配置，可以如下控制铲刀提升、铲刀倾角、和铲刀侧移。图18中示出铲刀提升控制算法的实施方式的示意图；图19中示出铲刀倾角控制算法中的实施方式的示意图；以及图20中示出铲刀侧移控制算法的实施方式的示意图。
在图18-20中，使用以下标记：
Figure GDA00016434553100002912
指代控制误差向量【控制误差向量为参考(或者受指令的)向量与估计向量之间的差】。
e指代控制误差【控制误差为参考(或者指令的)值与参数的估计值之间的差】。
Figure GDA0001643455310000301
值指代切割边缘的中点的位置中的控制误差向量。
值ez指代铲刀提升中的控制误差。
值eφ指代铲刀倾角中的控制误差。
值eSS指代铲刀侧移中的控制误差。
K指代控制增益。
值Kp,z指代用于铲刀提升的比例控制增益。
值Kv,z指代用于铲刀提升的速度控制增益。
值Kp,φ指代用于铲刀倾角的比例控制增益。
值Kv,φ指代用于铲刀倾角的速度控制增益。
值Kp,SS指代用于铲刀侧移的比例控制增益。
u指代控制信号。
值uz指代用于铲刀提升的控制信号。
值uφ指代用于铲刀倾角的控制信号。
值uSS指代用于铲刀侧移的控制信号。
参考图18。图18示出铲刀提升控制算法的实施方式的示意图。向量
Figure GDA0001643455310000302
为在局部导航框架中被解析的切割边缘的中点的参考(所需)位置向量(在本文中也被称为铲刀位置向量)。在局部导航框架中被解析的测量的铲刀位置向量
Figure GDA0001643455310000303
和在局部导航框架中被解析的测量的铲刀竖直速度
Figure GDA0001643455310000304
被输入到估计算法1811中。可以使用现有技术中熟知的各种类型的估计算法；在本文中未描述细节。估计算法1811的输出为铲刀位置向量
Figure GDA0001643455310000305
的估计和铲刀竖直速度
Figure GDA0001643455310000306
的估计。
Figure GDA0001643455310000307
减去
Figure GDA0001643455310000308
的值(经由求和运算器1814)以得到在局部导航框架中被解析的铲刀位置误差向量
Figure GDA0001643455310000309
向量
Figure GDA00016434553100003010
为垂直于设计表面的局部平坦部分的单位向量。铲刀提升误差ez通过运算器1812被计算为向量
Figure GDA00016434553100003011
和
Figure GDA00016434553100003012
的点积。法向量
Figure GDA00016434553100003013
具有单位长度；因此，点积表示铲刀位置误差向量
Figure GDA00016434553100003014
到法向量
Figure GDA00016434553100003015
上的投影。因此，点积的结果为在正交于设计表面的局部平坦部分的方向上的铲刀位置误差，即，铲刀提升误差。
铲刀提升误差ez与比例控制增益Kp,z1808相乘。值
Figure GDA0001643455310000311
与速度控制增益Kv,z1813相乘。通过求和运算器1809从Kp,zez的值减去值
Figure GDA0001643455310000312
求和运算器的输出被输入到与(AND)运算器1810中。误差ez被输入到继电器元件1803中，该继电器元件的输出被输入到与运算器1804。
在一实施方式中，根据ez的值可以使用两个互斥的控制模式(下文中讨论)。值ez也被输入到绝对值运算器1802，该绝对值运算器的输出值|ez|与误差阈值ethreshold相比较(经由比较运算器1801)。比较运算器1801的输出被输入到与运算器1804中，且其补数被输入到与运算器1810中。与运算器1804和与运算器1810的输出通过求和运算器1805相加，该求和运算器的输出(控制信号uz)被输入到控制铲刀提升的机动平地机液压***1806中。
如果误差|ez|的绝对值大于规定的误差阈值ethreshold，则允许继电器类型的控制1803。在该模式中，控制信号根据误差的符号在最大值之间切换。该模式被包括在控制器中，以允许快速的高振幅干扰抑制。当误差的绝对值小于阈值时，允许比例-微分(PD)控制模式，并且停止中继模式。使用PD控制而非比例控制利用速度反馈的稳定效果。机动平地机液压***1806具有与其相关的时间延迟，当使用比例控制器时，该时间延迟可以导致铲刀不稳定并且在平地之后在地面上引起特定的波纹状图案。在控制器中包括速度反馈有助于解决该问题。
在其他实施方式中，可以使用其他类型的铲刀提升控制。
参考图19。图19示出铲刀倾角控制算法的实施方式的示意图。在一个实施方式中，对于铲刀倾角控制算法，使用PD控制。值φref为铲刀倾角的参考(所需)值。测量的铲刀倾角φ和铲刀倾斜角速度
Figure GDA0001643455310000313
被输入到估计算法1906中。估计算法1906的输出为铲刀倾角
Figure GDA0001643455310000314
的估计值和铲刀倾斜角速度
Figure GDA0001643455310000315
的估计值。通过求和运算器1901从值φref减去值
Figure GDA0001643455310000316
以得到误差eφ，其与比例控制增益Kp,φ1902相乘。值
Figure GDA0001643455310000317
与速度控制增益Kv,φ1907相乘。通过求和运算器1903从值Kp,φeφ减去值
Figure GDA0001643455310000318
以得到控制信号uφ，其被输入到机动平地机液压***1904。
在其他实施方式中，可以使用其他类型的铲刀倾角控制。
参考图20。图20示出铲刀侧移控制算法的实施方式。动态稳定问题通常不存在于机动平地机铲刀侧移控制中；因此，在一个实施方式中，比例类型的控制足以用于机动平地机侧移控制。在局部导航框架中被解析的向量
Figure GDA0001643455310000321
为参考(所需)铲刀位置向量。在局部导航框架中被解析的测量的铲刀位置向量
Figure GDA0001643455310000322
被输入到估计算法2004中。在局部导航框架中被解析的测量的向量
Figure GDA0001643455310000323
(其为沿着铲刀切割边缘的向量)也被输入到估计算法2004中。估计算法2004的输出为估计值
Figure GDA0001643455310000324
和
Figure GDA0001643455310000325
向量
Figure GDA0001643455310000326
通过运算器2006法向化以得到具有单位长度并且平行于铲刀切割边缘的向量
Figure GDA0001643455310000327
Figure GDA0001643455310000328
减去
Figure GDA0001643455310000329
的值(经由求和运算器2007)以得到在局部导航框架中被解析的铲刀位置误差向量
Figure GDA00016434553100003210
铲刀侧移误差eSS通过运算器2005被计算为向量
Figure GDA00016434553100003211
和
Figure GDA00016434553100003212
的点积。向量
Figure GDA00016434553100003213
具有单位长度；因此，点积表示铲刀位置误差向量
Figure GDA00016434553100003214
到向量
Figure GDA00016434553100003215
上的投影。因此，点积的结果为在平行于切割边缘的方向上的铲刀位置误差；即，铲刀侧移误差。误差eSS与比例控制增益Kp,SS2001相乘以得到控制信号uSS，其被输入到机动平地机液压***2002中。
在其他实施方式中，可以使用其他类型的铲刀侧移控制。
液压***在现有技术中已知，并且在本文中未描述细节。铲刀参数通过各种液压缸控制。在一实施方式中，控制信号(uz、uφ和uSS)为控制在液压***中的电控阀的电信号。液压***控制液压缸的移位。
图21示出机动平地机铲刀控制***中的硬件架构的一个实施方式。机动平地机铲刀控制***包括计算***2102。本领域的技术人员可以通过硬件、固件和软件的各种组合构建计算***2102。本领域的技术人员可以通过各种电子器件构建计算***2102，该电子器件包括一个或多个通用微处理器、一个或多个数字信号处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)以及一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。
计算***2102包括计算机2104、至少一个存储器单元2108和至少一个数据存储设备2110，该计算机包括至少一个处理器【中央处理单元(CPU)】2106。数据存储设备2110包括至少一个持久的、非暂时性的有形计算机可读介质，诸如非易失性半导体存储器、磁性硬盘驱动器或光盘只读存储器。
计算***2102还可以包括将计算机2104连接到至少一个用户输入/输出设备2140的至少一个用户输入/输出设备接口2120。用户输入/输出设备的示例包括键盘、鼠标和局部访问终端。包括计算机可执行代码的数据可以经由至少一个用户输入/输出设备接口2120传输到计算机2104和从计算机传输。
计算***2102还可以包括至少一个视频显示单元接口2122，其将计算机2104连接到至少一个视频显示单元2142。
计算***2102还可以包括至少一个通信网络接口2124，其将计算机2104与至少一个通信网络2144连接。通信网络的示例包括局域网和广域网。用户可以经由与通信网络通信的远程访问终端(未示出)访问计算机2104。包括计算机可执行代码的数据可以经由至少一个通信网络接口2124传输到计算机2104以及从计算机传输。
计算***2102还可以包括至少一个GNSS接收器接口2126，其将计算机2104与至少一个GNSS接收器2146连接。每个GNSS接收器可操作地耦连到对应的GNSS天线(未示出)。
计算***2102还可以包括至少一个IMU接口2128，其将计算机2104与至少一个IMU2148连接。
计算***2102还可以包括至少一个行程传感器接口2130，其将计算机2104与至少一个行程传感器2150连接。
计算***2102还可以包括至少一个旋转传感器接口2132，其将计算机2104与至少一个旋转传感器2152连接。
计算***2102还可以包括机动平地机液压***接口2134，其将计算机2104与机动平地机液压***2154连接。
上述的接口中的每一者可以在不同的物理介质上操作。物理介质的示例包括电线、光纤、自由空间光学器件和电磁波(通常在射频范围内并且通常称为无线接口)。
众所周知，计算机在计算机软件的控制下运行，该计算机软件定义计算机和应用的整体操作。CPU 2106通过执行定义整体操作和应用程序的计算机程序指令来控制计算机和应用程序的整体操作。计算机程序指令可以被存储在数据存储设备2110中，并且当期望执行程序指令时被加载到存储器单元2108中。图18-图20中示意性示出的自动铲刀控制算法可以由存储在存储单元2108或数据存储设备2110(或存储单元2108和数据存储设备2110的组合)中的计算机程序指令来定义，并且由执行计算机程序指令的CPU 2106来执行。例如，计算机程序指令可以被实施为本领域技术人员编程以执行算法的计算机可执行代码。因此，通过执行计算机程序指令，CPU2106执行图18-图20中示意性示出的自动铲刀控制算法。
图22示出机动平地机铲刀控制***的硬件架构的另一个实施方式。所示示例包括：
·两个GNSS接收器，其被称为GNSS接收器1 2206A和GNSS接收器2 2206B【每个GNSS接收器可操作地耦连到相应的GNSS天线(未示出)。】；
·三个IMU，其被称为IMU 1 2208A、IMU 2 2208B和IMU 3 2208C；
·两个行程传感器，其被称为行程传感器1 2210A和行程传感器22210B；
·两个旋转传感器，其被称为旋转传感器1 2212A和旋转传感器22212B；以及
·附加传感器，其被统称为附加传感器2214。
通常，GNSS接收器的数量、传感器(包括IMU)的类型以及每种传感器的数量都是设计选择。
机动平地机铲刀控制***使用两个通信网络：互联网协议(IP)网络2202和控制器局域网(CAN)总线2204。CAN总线专门设计用于车辆，包括各种类型的建筑机械，并且有利地适于与安装在机动平地机上的各个位置处并且集成到机动平地机的各个部分中的各种设备通信。设备的例子包括传感器单元，诸如IMU、行程传感器和旋转传感器。
CAN总线接口也在液压***驱动单元中可用，其可以用于铲刀控制***与机动平地机液压***2220之间的通信。使用CAN总线允许使得铲刀控制***(诸如本文描述的铲刀控制***)成为机动平地机的集成部分。使用CAN总线还允许***配置的灵活性和可扩展性。不同数量的设备(诸如不同类型的传感器单元)可以用于经由CAN总线的通信。因此，该类型的硬件架构可以用于实施本文描述的以不同组传感器为特征的不同类型的铲刀控制***配置。
在一个实施方式中，GNSS接收器单元中的一个或两个可以用于执行铲刀控制***算法。GNSS接收器可以以完整的计算机架构为特征，包括CPU单元、存储器单元和各种类型的通信接口，包括IP网络接口。特殊用途的GNSS接收器是可用的，其额外地具有可以用于各种嵌入式应用的CAN总线接口。IP网络是计算机之间通信的有效手段，非常适合GNSS接收器单元、视频显示单元和用户输入/输出设备之间的通信。设计用于在嵌入式应用中使用的视频显示单元是可用的，其以完整的计算机架构为特征，包括CPU单元、存储单元和各种类型的通信接口，包括IP网络接口。视频显示单元可以用于执行数字作业现场模型算法，该算法生成用于铲刀控制***的各种类型的参考值。同时使用两个通信网络(诸如IP网络和CAN总线)允许在两种通信网络中显著减少的通信流量，从而提供改进的通信可靠性。
前面的详细描述应被理解为在每个方面都是说明性的和示例性的，而不是限制性的，并且本文公开的本发明的范围不是从具体实施方式中确定，是从根据专利法允许的全部宽度进行解释的权利要求书确定。应该理解，本文所示出和描述的实施方式仅仅是对本发明原理的说明，并且在不背离本发明的范围和精神的前提下，本领域技术人员可以进行各种修改。本领域技术人员可以在不背离本发明的范围和精神的情况下实施各种其他特征组合。

Claims (40)

1.一种用于控制机动平地机的铲刀的方法，所述方法包括以下步骤：
利用至少一个全球导航卫星***(GNSS)天线中的每一者接收来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号，其中：
所述至少一个GNSS天线中的每一者安装在所述机动平地机上；
所述至少一个GNSS天线中的每一者不安装在所述铲刀上；以及
所述至少一个GNSS天线中的每一者可操作地耦接到对应的GNSS接收器；
利用每一GNSS接收器：
处理通过可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线接收到的所述GNSS导航信号；以及
计算第一测量值，其中，所述第一测量值包括可操作地耦连到GNSS接收器的所述GNSS天线的位置；
利用至少一个惯性测量单元中的每一者测量第二测量值，其中：
所述至少一个惯性测量单元中的每一者安装在所述机动平地机上；
所述至少一个惯性测量单元中的每一者具有三个对应的正交测量轴线；以及
所述第二测量值包括：
沿着所述三个正交测量轴线的加速度的测量值；以及
围绕所述三个正交测量轴线的角旋转速度的测量值；以及
利用安装在所述机动平地机的铲刀侧移液压缸上的行程传感器测量第三测量值，其中
所述第三测量值包括铲刀侧移的测量值，以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第三测量值；以及
利用至少一个处理器：
计算铲刀位置和铲刀方向，其中，所述铲刀位置和所述铲刀方向至少部分地基于所述第一测量值和所述第二测量值；以及
控制铲刀提升和铲刀倾角，其中，控制铲刀提升和铲刀倾角的所述步骤至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型；以及
至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型控制铲刀侧移。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上。
9.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述铰接接头上的旋转传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值。
10.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；以及
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。
11.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架上；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；以及
利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值和所述第五测量值。
12.如权利要求11所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述铰接接头上的旋转传感器测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第六测量值。
13.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；以及
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；以及
利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值和所述第五测量值。
14.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上；所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；
利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
利用安装在所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；以及
利用安装在所述铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值和所述第七测量值。
15.如权利要求14所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室前方的铰接接头；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述铰接接头上的旋转传感器测量第八测量值，其中，所述第八测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第八测量值。
16.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线，其包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架上；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部上；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上；所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；
利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；利用安装在所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；以及
利用安装在所述铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值和所述第七测量值。
17.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；
利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
利用安装在所述机动平地机的所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；
利用安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；以及
利用安装在所述机动平地机的拉杆液压缸上的行程传感器测量第八测量值，其中，所述第八测量值包括所述机动平地机的A形框架相对于
所述机动平地机的前框架的首向角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值、所述第七测量值以及所述第八测量值。
18.如权利要求17所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在铰接接头上的旋转传感器测量第九测量值，其中，所述第九测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第九测量值。
19.如权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架上；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部上；
所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元；
所述方法还包括以下步骤：
利用安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；
利用安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
利用安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上的行程传感器测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；
利用安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上的行程传感器测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；以及
利用安装在所述机动平地机的拉杆液压缸上的行程传感器测量第八测量值，其中，所述第八测量值包括所述机动平地机的A形框架相对于
所述机动平地机的前框架的首向角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值、所述第七测量值以及所述第八测量值。
20.一种用于控制机动平地机的铲刀的***，所述***包括：
至少一个全球导航卫星***(GNSS)天线，其中，所述至少一个GNSS天线中的每一者：
安装在所述机动平地机上；
不安装在所述铲刀上；
被配置成接收来自GNSS卫星的星群的GNSS导航信号；以及
可操作地耦连到对应的GNSS接收器；
其中，所述GNSS接收器：
被配置成处理通过可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线接收到的所述GNSS导航信号；以及
被配置成计算第一测量值，其中，所述第一测量值包括可操作地耦连到所述GNSS接收器的所述GNSS天线的位置；
至少一个惯性测量单元，其中，所述至少一个惯性测量单元中的每一者：
安装在所述机动平地机上；
具有三个对应的正交测量轴线；以及
被配置成测量第二测量值，其中，所述第二测量值包括：
沿着所述三个正交测量轴线的加速度的测量值；以及
围绕所述三个正交测量轴线的角旋转速度的测量值；以及
至少一个处理器，其被配置成：
计算铲刀位置和铲刀方向，其中，所述铲刀位置和所述铲刀方向至少部分地基于所述第一测量值和所述第二测量值；以及
控制铲刀提升和铲刀倾角，其中，所述铲刀提升和所述铲刀倾角的控制至少部分地基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型；以及
安装在所述机动平地机的铲刀侧移液压缸上的行程传感器；
安装在所述机动平地机的铲刀侧移液压缸上的行程传感器被配置成测量第三测量值，其中，所述第三测量值包括铲刀侧移的测量值；
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第三测量值；以及
所述至少一个处理器还被配置成基于所计算的铲刀位置、所计算的铲刀方向、和数字作业现场模型控制所述铲刀侧移。
21.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的前框架上的GNSS天线。
22.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线。
23.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；以及
第二GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上。
24.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；以及
第二GNSS天线，其安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上。
25.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元。
26.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；以及
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上。
27.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；以及
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。
28.如权利要求20所述的***，其中，所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上；以及
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上。
29.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；以及
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。
30.如权利要求29所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述***还包括安装在所述铰接接头上的旋转传感器；
安装在所述铰接接头上的所述旋转传感器被配置成测量第四测量值，其中，
所述第四测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值。
31.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；以及
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀支撑结构上。
32.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架上；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀俯仰旋转液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；以及
所述***还包括安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器；
安装在所述圆形/A形框架旋转接头上的所述旋转传感器被配置成测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值和所述第五测量值。
33.如权利要求32所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述***还包括安装在所述铰接接头上的旋转传感器；
安装在所述铰接接头上的所述旋转传感器被配置成测量第六测量值，其中，
所述第六测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第六测量值。
34.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的A形框架上；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀俯仰旋转液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；以及
所述***还包括安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器；
安装在所述圆形/A形框架旋转接头上的所述旋转传感器被配置成测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值和所述第五测量值。
35.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀俯仰旋转液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；以及
所述***还包括安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器；
安装在所述圆形/A形框架旋转接头上的所述旋转传感器被配置成测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
所述***还包括安装在所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀左提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；
所述***还包括安装在所述铲刀右提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀右提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值和所述第七测量值。
36.如权利要求35所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述***还包括安装在所述铰接接头上的旋转传感器；
安装在所述铰接接头上的所述旋转传感器被配置成测量第八测量值，其中，所述第八测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第八测量值。
37.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架上；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部上；
所述至少一个惯性测量单元包括：
第一惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的前框架上；
第二惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上；和
第三惯性测量单元，其安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上；所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀俯仰旋转液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；以及
所述***还包括安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器；
安装在所述圆形/A形框架旋转接头上的所述旋转传感器被配置成测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
所述***还包括安装在所述铲刀左提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀左提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；所述***还包括安装在所述铲刀右提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀右提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值和所述第七测量值。
38.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在以下位置上的GNSS天线：
所述机动平地机的前框架；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部；
所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀俯仰旋转液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器；
安装在所述圆形/A形框架旋转接头上的所述旋转传感器被配置成测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀左提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；以及
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀右提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的拉杆液压缸上的行程传感器；
安装在所述拉杆液压缸上的行程传感器被配置成测量第八测量值，其中，所述第八测量值包括所述机动平地机的A形框架相对于所述机动平地机的前框架的首向角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值、所述第七测量值和所述第八测量值。
39.如权利要求38所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括安装在所述机动平地机的舱室屋顶顶部上的GNSS天线；
所述机动平地机包括在所述机动平地机的舱室的前方的铰接接头；
所述***还包括安装在所述铰接接头上的旋转传感器；
安装在所述铰接接头上的所述旋转传感器被配置成测量第九测量值，其中，所述第九测量值包括铰接角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第九测量值。
40.如权利要求20所述的***，其中：
所述至少一个GNSS天线包括：
第一GNSS天线，其安装在所述机动平地机的前框架上；和
第二GNSS天线，其安装在以下位置上：
所述机动平地机的前框架上；或
所述机动平地机的舱室屋顶顶部上；
所述至少一个惯性测量单元包括安装在所述机动平地机的前框架上的惯性测量单元；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀俯仰旋转液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀俯仰旋转液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第四测量值，其中，所述第四测量值包括铲刀俯仰旋转角度的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的圆形/A形框架旋转接头上的旋转传感器；
安装在所述圆形/A形框架旋转接头上的所述旋转传感器被配置成测量第五测量值，其中，所述第五测量值包括铲刀旋转角度的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀左提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀左提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第六测量值，其中，所述第六测量值包括所述铲刀左提升液压缸的行程的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的铲刀右提升液压缸上的行程传感器；
安装在所述铲刀右提升液压缸上的所述行程传感器被配置成测量第七测量值，其中，所述第七测量值包括所述铲刀右提升液压缸的行程的测量值；
所述***还包括安装在所述机动平地机的拉杆液压缸上的行程传感器；
安装在所述拉杆液压缸上的行程传感器被配置成测量第八测量值，其中，所述第八测量值包括所述机动平地机的A形框架相对于所述机动平地机的前框架的首向角度的测量值；以及
所述铲刀位置和所述铲刀方向还至少部分地基于所述第四测量值、所述第五测量值、所述第六测量值、所述第七测量值和所述第八测量值。
CN201580083704.2A 2015-10-06 2015-10-06 机动平地机的铲刀自动控制*** Active CN108350679B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000645 WO2017061888A1 (en) 2015-10-06 2015-10-06 Automatic blade control system for a motor grader

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108350679A CN108350679A (zh) 2018-07-31
CN108350679B true CN108350679B (zh) 2021-06-22

Family

ID=58488054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580083704.2A Active CN108350679B (zh) 2015-10-06 2015-10-06 机动平地机的铲刀自动控制***

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10428493B2 (zh)
EP (1) EP3359748B1 (zh)
CN (1) CN108350679B (zh)
AU (1) AU2015411377B2 (zh)
WO (1) WO2017061888A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7154814B2 (ja) 2018-04-26 2022-10-18 株式会社小松製作所 作業機械およびその制御方法
US11053663B2 (en) 2018-09-13 2021-07-06 Deere & Company Agricultural machine having a processor configured to track a position of a draft frame
US11053662B2 (en) 2018-09-13 2021-07-06 Deere & Company Motor grader
US11486113B2 (en) 2018-11-29 2022-11-01 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11459726B2 (en) 2018-11-29 2022-10-04 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11505913B2 (en) * 2018-11-29 2022-11-22 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11466427B2 (en) 2018-11-29 2022-10-11 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US11459725B2 (en) * 2018-11-29 2022-10-04 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
US20200173138A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 Caterpillar Inc. Control system for a grading machine
CN109403398B (zh) * 2018-12-12 2021-01-26 三一汽车制造有限公司 一种平地机铲刀控制方法以及平地机
RU2707614C1 (ru) * 2018-12-29 2019-11-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Способ профилирования дороги автогрейдером
US11274416B2 (en) 2019-04-10 2022-03-15 Deere & Company Method of calibrating a sensor on a work vehicle
US11286649B2 (en) 2019-07-12 2022-03-29 Caterpillar Inc. Estimating yaw of rotating body using velocity measurements
US11846091B2 (en) * 2020-01-28 2023-12-19 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for controlling an implement on a work machine using machine vision
JP7478616B2 (ja) * 2020-07-30 2024-05-07 株式会社小松製作所 作業機械
CN112081165A (zh) * 2020-10-14 2020-12-15 江苏徐工工程机械研究院有限公司 平地机及其刮坡控制方法、装置
CN114509067B (zh) * 2022-01-05 2023-11-17 广州极飞科技股份有限公司 一种定位导航设备及其标定方法
US11746499B1 (en) * 2022-05-10 2023-09-05 AIM Intelligent Machines, Inc. Hardware component configuration for autonomous control of powered earth-moving vehicles

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0455526A (ja) * 1990-06-26 1992-02-24 Komatsu Ltd 装軌車両のブレード位置制御装置
CN101117809A (zh) * 2007-09-05 2008-02-06 天津工程机械研究院 平地机智能调平***及其调平方法
WO2012028916A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Topcon Positioning Systems, Inc. Automatic blade control system during a period of a global navigationsatellite system real-time kinematic mode system outage
CN204362509U (zh) * 2014-10-20 2015-06-03 北京农业信息技术研究中心 Gnss平地机

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5330102A (en) 1976-08-31 1978-03-22 Komatsu Mfg Co Ltd Device for automatically controlling blade of bulldozer
US5951613A (en) 1996-10-23 1999-09-14 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining the position of a work implement
US5860480A (en) 1997-04-08 1999-01-19 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining pitch and ground speed of an earth moving machines
US6112145A (en) 1999-01-26 2000-08-29 Spectra Precision, Inc. Method and apparatus for controlling the spatial orientation of the blade on an earthmoving machine
US20040162668A1 (en) 2003-02-14 2004-08-19 Stephen Rawlinson Method of detecting knock in an internal combustion engine
US7588088B2 (en) 2006-06-13 2009-09-15 Catgerpillar Trimble Control Technologies, Llc Motor grader and control system therefore
US8145391B2 (en) 2007-09-12 2012-03-27 Topcon Positioning Systems, Inc. Automatic blade control system with integrated global navigation satellite system and inertial sensors
US8738242B2 (en) 2011-03-16 2014-05-27 Topcon Positioning Systems, Inc. Automatic blade slope control system
US9145144B2 (en) 2011-09-28 2015-09-29 Caterpillar Inc. Inclination detection systems and methods
RU2565597C2 (ru) 2012-02-10 2015-10-20 Алексей Андреевич Косарев Метод для оценки ориентации, аппаратура и компьютерный программоноситель
US8924098B2 (en) * 2012-03-27 2014-12-30 Topcon Positioning Systems, Inc. Automatic control of a joystick for dozer blade control
US20130255977A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 Caterpillar, Inc. Control for Motor Grader Curb Operations
US9052391B2 (en) 2012-08-01 2015-06-09 Caterpillar Inc. Backup velocity estimation utilizing traction device speed
US20140326471A1 (en) * 2013-05-03 2014-11-06 Caterpillar Inc. Motor Grader Cross Slope Control With Articulation Compensation
US9618338B2 (en) 2014-03-18 2017-04-11 Caterpillar Inc. Compensating for acceleration induced inclination errors
US9624650B2 (en) 2015-05-05 2017-04-18 Caterpillar Inc. System and method for implement control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0455526A (ja) * 1990-06-26 1992-02-24 Komatsu Ltd 装軌車両のブレード位置制御装置
CN101117809A (zh) * 2007-09-05 2008-02-06 天津工程机械研究院 平地机智能调平***及其调平方法
WO2012028916A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Topcon Positioning Systems, Inc. Automatic blade control system during a period of a global navigationsatellite system real-time kinematic mode system outage
CN204362509U (zh) * 2014-10-20 2015-06-03 北京农业信息技术研究中心 Gnss平地机

Also Published As

Publication number Publication date
CN108350679A (zh) 2018-07-31
US20180016769A1 (en) 2018-01-18
US10428493B2 (en) 2019-10-01
EP3359748A1 (en) 2018-08-15
AU2015411377A1 (en) 2018-04-05
WO2017061888A1 (en) 2017-04-13
EP3359748A4 (en) 2019-05-22
AU2015411377B2 (en) 2020-12-24
EP3359748B1 (en) 2023-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108350679B (zh) 机动平地机的铲刀自动控制***
JP5873607B1 (ja) 作業機械の較正装置、及び作業機械の作業機パラメータの較正方法
JP5466159B2 (ja) 統合された全地球的航法衛星システム・センサおよび慣性センサを有する自動ブレード制御システム
JP7245119B2 (ja) 建設機械
JP5841300B1 (ja) 作業機械の較正装置、及び作業機械の作業機パラメータの較正方法
CN113107043A (zh) 使用传感器融合控制机器的运动
KR101762658B1 (ko) 도저 블레이드에 대한 높이 제어를 위한 장치
JP2007147588A (ja) 作業機械の位置計測システム
CN113494104B (zh) 建设作业机械的定位校正方法及其定位校正控制器
EP2612167A1 (en) Automatic blade control system during a period of a global navigation satellite system real-time kinematic mode system outage
US10119250B2 (en) Work machine control system, work machine, and work machine control method
US20230203791A1 (en) Information obtaining system and information obtaining method
WO2021256353A1 (ja) 建設機械
JP7419119B2 (ja) 作業機械
US20230144985A1 (en) Positioning system for work machine, work machine, and positioning method for work machine
CN116057417A (zh) 作业机械
EP3913146A1 (en) Work machine
JP7165239B1 (ja) 電子制御装置
JP7263854B2 (ja) 作業車両及び作業車両の位置検出方法
CN117795165A (zh) 用于控制作业机械的***以及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190724

Address after: American California

Applicant after: Topcon Positioning Systems, Inc.

Address before: Russian Federation Moscow

Applicant before: Topological positioning system limited liability company

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant