CN113235682A - 推土机控制方法、装置、设备、存储介质及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种推土机控制方法、装置、设备、存储介质及产品。该方法包括：获取施工任务；解析所述施工任务，得到目标路线，其中，所述目标路线包括多个行驶目标点；获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点；根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点；根据推土机当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差；根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，所述当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值；控制推土机按照当前控制参数运行。本发明的方法，控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪，而且无需人工操作推土机。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种推土机控制方法、装置、设备、存储介质及产品。
背景技术
工程建设机械化已经成为一个长期的发展趋势，其中推土机是土木、水利、采矿、农林、油田等各类建筑工程中不可缺少的施工设备，推土机主要应用于土石方物料的浅挖短运、场地清理以及平整回填等精细或重载作业。
目前，可通过遥控操作推土机，操作人员通过有线或无线的远程控制推土机，可减少操作人员劳动强度。或者是操作人员通过选择预编码的功能菜单完成新的任务的方式来调整工作任务。
但是，上述方法推土机在工作时都需要人为参与，而且在无法对目标路径进行自动跟踪。
发明内容
本发明提供一种推土机控制方法、装置、设备、存储介质及产品，用以解决现有推土机无法对目标路径进行自动跟踪的问题。
一方面，本发明提供一种推土机控制方法，包括：
获取施工任务；
解析所述施工任务，得到目标路线，其中，所述目标路线包括多个行驶目标点；
获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点；
根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点；
根据推土机当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差；
根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，所述当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值；
控制推土机按照当前控制参数运行。
另一方面，本发明提供一种推土机控制装置，包括：
第一获取单元，用于获取施工任务；
解析单元，用于解析所述施工任务，得到目标路线，其中，所述目标路线包括多个行驶目标点；
第二获取单元，用于获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点；
目标确定单元，用于根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点；
偏差确定单元，用于根据推土机当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差；
纠偏单元，用于根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，所述当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值；
控制单元，用于控制推土机按照当前控制参数运行。
本发明提供的推土机控制方法、装置、设备、存储介质及产品，通过解析施工任务得到包括多个行驶目标点目标路线，进一步获取推土机的当前行驶车速，再根据当前行驶车速确定当前预瞄点，进一步根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点，从而根据推土机当前坐标点和当前行驶目标点确定当前航向角偏差，进一步根据当前航向角偏差确定包括行驶车速以及行驶转向值，最终控制推土机按照当前控制参数运行。控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪，而且无需人工操作推土机。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明提供的推土机控制方法的第一网络架构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的推土机控制方法的流程示意图；
图3是本发明一实施例提供的推土机控制方法中坐标系示意图；
图4是本发明第五实施例提供的推土机控制方法的流程示意图；
图5是本发明一实施例提供的推土机控制装置的结构示意图；
图6是用来实现本发明实施例的推土机控制方法的电子设备的第一框图；
图7是用来实现本发明实施例的推土机控制方法的电子设备的第二框图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
现有技术中，工程建设机器智能化是在工程机械机电液一体化的基础上，与计算机自动化相结合发展起来的。其目的之一是以简化驾驶员操作，提高车辆的动力性、经济性、作业效率，以及节省能源为目的；目的之二是提高作业质量。目前工程建设智能化机器通常可分以下几类。第一类是遥控操作工程机机械。遥操作是指对机器和***通过有线或无线的远程控制。这主要为了减少工程机械操作人员劳动强度、提高碾压机施工质量，采用遥控无人驾驶技术。第二类是可编程建筑机器。这类工程机械的操作员能够通过选择预编程的功能菜单或者示教机器完成新任务的方式，来调整工作任务以便在某些约束条件下来完成。通常来讲，软件可编程的建筑机器可以等同于传统的机器，利用施工现场一部分电子设备去控制全部或部分机械运行，仅增加了作业辅助***，如同目前小汽车辅助驾驶***一样。目前应用比较好的是推土机作业引导***，利用从3D模型得来的数据结合卫星定位***或激光测量***，控制推土机的铲刀作业。
而现有的推土机技术中，推土机并非完全自主运行，而是要由人控制，环境的感知与数据的解释都需要人工来完成，推土机还需要人来操作，而且推土机无法对目标路线进行自动的跟踪。
所以针对现有技术中存在的推土机依赖于人为操控，工作量大且工作效率过低，而且推土机无法对目标路线进行自动的跟踪，发明人在研究中发现，能够使研究过程不需要依赖于人工操控，减少工作量且提高工作效率，可根据施工任务得到包括多形式目标点的目标路线，根据推土机当前行驶的车速确定当前预瞄点，进一步根据预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点，从而根据行驶目标点与推土机的当前坐标点确定航向角偏差，再根据该偏差确定控制参数，可纠正推土机的行驶路线，控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪，而且无需人工操作推土机。
所以发明人基于上述的创造性发现，提出了本发明实施例的技术方案。下面对本发明实施例提供的推土机控制方法的应用场景进行介绍。
如图1所示，本发明实施例提供的推土机控制方法对应的应用场景可以为：控制无人机扫描施工区域场景信息，并将场景信息发送至云平台或外部服务器以供云平台或外部服务器根据场景信息确定施工任务，数据库或外部服务器2中预先存储施工任务。电子设备1可获取施工任务。所以在上述应用场景中，可包括电子设备1及数据库或外部服务器2。在电子设备1中预先安装有推土机控制方法对应的客户端。在服务器2中预先存储有多个施工任务。在客户端的操作界面显示施工任务列表，施工任务列表包括多个施工任务标识，用户选择列表中的任意施工任务标识即可触发施工任务获取请求，在用户通过客户端的操作界面触发施工任务获取请求时，电子设备1对施工任务获取请求进行解析，获取到施工任务的标识信息，电子设备1通过访问服务器2获取标识信息对应的施工任务，解析施工任务得到包括多个行驶目标点目标路线，进一步获取推土机的当前行驶车速，再根据当前行驶车速确定当前预瞄点，进一步根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点，从而根据推土机当前坐标点和当前行驶目标点确定当前航向角偏差，进一步根据当前航向角偏差确定包括行驶车速以及行驶转向值，最终控制推土机按照当前控制参数运行。控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪，而且无需人工操作推土机。
以下将参照附图来具体描述本发明的实施例。
第一实施例
图2是本发明第一实施例提供的推土机控制方法的流程示意图，如图2所示，本实施例提供的推土机控制方法的执行主体为推土机控制装置，该推土机控制装置位于电子设备中，则本实施例提供的推土机控制方法包括以下步骤：
步骤101，获取施工任务。
本实施中，施工任务包括作业路径任务和行走路径任务，其中，作业任路径务是指推土机卸土、推土、运土等铲刀进行作业时对应的路径任务，行走路径任务是指铲刀未作业时对应的路径任务。
其中，可自动向云平台获取施工任务，或者接收云平台发送的施工任务。云平台根据施工区域场景确定施工任务，具体地，控制无人机扫描施工区域场景信息，无人机与云平台通信连接，无人机将场景信息发送至云平台。云平台预先根据施工图纸创建建筑信息模型(Building Information Modeling，又称建筑信息模拟，简称BIM)，云平台根据场景信息重建得到网格模型，然后将预先建立的建筑信息模型以及网格模型进行对齐、校准、融合等操作得到可视化的施工区域的场景模型，接着根据施工区域的场景模型计算得到作业路径任务和/或行走路径任务，云平台可与多个推土机控制装置和/或与包含推土机控制装置的电子设备通信连接，例如，云平台将作业路径任务和/或行走路径任务发送至推土机控制装置，进一步，推土机控制装置获取到施工任务。
步骤102，解析施工任务，得到目标路线，其中，目标路线包括多个行驶目标点。
本实施例中，施工任务中包括目标路线，推土机控的制装置可对施工任务进行解析，得到目标路线，目标路线是结合实际施工场景规划出的较为合理的工作路线，控制推土机按照目标路线行驶，其中，目标路线包括多个行驶目标点，多个行驶目标点的连线构成目标路线。
步骤103，获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点。
本实施例中，控制推土机按照目标路线行驶时，需要不断的确定行驶目标点，而行驶目标点可根据预瞄点得到，进一步，预瞄点与当前车速相关，因此，获取推土机的当前行驶车速，可根据当前行驶车速计算得到当前预瞄点。
步骤104，根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点。
本实施例中，基于当前预瞄点在目标路线的多个行驶目标点选择一个行驶目标点作为当前行驶点，当前行驶目标点作为推土机的行进目标点，行进方向包括前进或者后退，控制推土机逼近行驶目标点，使得推土机沿着指定的目标路线行驶。
步骤105，根据推土机当前坐标点和当前行驶目标点确定当前航向角偏差。
本实施例中，坐标点是指地心地固坐标系中的坐标点，其中，地心地固坐标系(Earth-Centered,Earth-Fixed，简称ECEF)简称地心坐标系，是一种以地心为原点的地固坐标系(也称地球坐标系)，是一种笛卡儿坐标系。原点O(0,0,0)为地球质心，z轴与地轴平行指向北极点，x轴指向本初子午线与赤道的交点，y轴垂直于xOz平面(即东经90度与赤道的交点)构成右手坐标系。并不限于地心地固坐标系，还可以采用其他坐标系。
其中，推土机的当前坐标点为推土机在地心地固坐标系中的坐标点，当前行驶目标点为地心地固坐标系中的坐标点。并不限于地心地固坐标系，还可以采用其他坐标系。
其中，航向角是指在坐标系下，车辆行驶方向与坐标系横轴形成的夹角。航向角是车辆行驶中重要的信号参量，航向角的计算通常可通过确定车辆行驶过重中的两点并转换为坐标点计算车身航向角，或是利用车载相机和轮速计算对车辆轨迹进行估计和跟踪，通过比较两轨迹中对应的轨迹点。
本实施中，推土机可采用双天线设计，可获取推土机车身上两点并转换为坐标点计算航向角。需要说明的是，对于航向角的计算方式还可采取其他方式，并不仅限于上述方式。
在实际的作业过程中，推土机可能存在偏航的问题，需要纠正推土机的行驶路线，具体地，获取推土机的当前坐标点，根据推土机的当前坐标点以及当前的行驶目标点进一步确定航向角偏差，进一步对航向角偏差进行纠偏处理，控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶。
步骤106，根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值。
其中，转向值为推土机方向盘对应的转向值。当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值。
本实施例中，在确定航向角偏差后，将航向角偏差输入控制器中，得到输出量即行驶转向值，控制器可为比例积分控制器，即PI控制器，它是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
步骤107，控制推土机按照当前控制参数运行。
本实施例中，执行主体为推土机控制装置，该推土机控制装置位于电子设备中。电子设备与推土机通信连接，或者推土机控制装置与推土机通信连接，或者将推土机控制装置设置在推土机内部，通过有线或者无线连接。例如，推土机控制装置与推土机通信连接，推土机控制装置控制推土机按照当前控制参数运行。
其中，推土机设置深度相机，还设置多个雷达，包括毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达，其中，毫米波雷达和超声波雷达均用于推土机的障碍物检测。
本实施例中，解析获取到的施工任务得到包括多形式目标点的目标路线，根据推土机当前行驶的车速确定当前预瞄点，进一步根据预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点，从而根据行驶目标点与推土机的当前坐标点确定航向角偏差，再根据该偏差确定控制参数，可纠正推土机的行驶路线，控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪。
第二实施例
可选地，在本发明第一实施例提供的推土机控制方法的基础上，对步骤103进行了进一步的细化，则步骤103包括以下步骤：
步骤1031，将当前行驶车速与预设车速比较，其中，预设车速包括第一预设车速和第二预设车速。
本实施例中，根据当前预瞄点可以确定当前目标点，而目标点与推土机的车速相关，当车速过快时，选择的目标点应该离推土机较远，可以预留多一些的时间进行调整，有利于车辆平滑转向。当车速过慢时，选择的目标点应该离推土机较近，有利于车辆迅速调整当前的前进方向，将其与路径方向保持一致，因此，在选择预瞄点时也可以结合车速确定选择适合的预瞄点。
本实施例中，将推土机的当前行驶车速与预设车速进行比较，根据比较结果选择适合的预瞄距离，从而确定预瞄点，目的是为了进一步选择与推土机当前行驶车速匹配的目标点。
步骤1032，若当前行驶车速小于或等于第一预设车速，则根据第一预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点。
本实施例中，将推土机的当前行驶车速与预设车速进行比较，其中，预设车速包括第一预设车速和第二预设车速，第一预设车速可设置为推土机最小行驶车速，第二预设车速可设置为推土机最大行驶车速。需要说明的是，第一预设车速和第二预设车速还可是其他适合的车速。
本实施例中，若推土机的当前行驶车速小于或等于第一预设车速，说明车辆当前行驶车速较慢，可以选择较短的预瞄距离即第一预瞄距离。再将第一预瞄距离以及推土机的当前坐标点Pn(xn，yn))代入公式(1)计算得到当前预瞄点Ps(xs，ys)，公式(1)公式如下：
xs＝xn+L1×cosθn，
ys＝yn+L1×sinθn， 公式(1)
其中，xs为当前预瞄点的横坐标点，xn为推土机的当前坐标点的横坐标点，L1为第一预瞄距离，θn为推土机当前行驶方向与坐标系X轴之间形成的夹角，ys为当前预瞄点的纵坐标点，yn为推土机的当前坐标点的纵坐标点。
步骤1033，若当前行驶车速小于第二预设车速且大于第一预设车速，则根据预瞄系数、第二预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点。
本实施例中，若推土机的当前行驶车速小于第二预设车速且大于第一预设车速，说明车辆行驶车速适中，将预瞄系数、第二预瞄距离代入公式(2)计算得到第三预瞄距离，公式(2)如下：
L3＝K×L2， 公式(2)
其中，L2为第二预瞄距离，L3为第三预瞄距离，K为预瞄系数。
可选地，将第三预瞄距离和推土机当前坐标点代入公式(3)计算得到当前预瞄点，公式(3)如下：
xs＝xn+L3×cosθn，
ys＝yn+L3×sinθn， 公式(3)
其中，xs为当前预瞄点的横坐标点，xn为推土机的当前坐标点的横坐标点，L3为第三预瞄距离，θn为推土机当前行驶方向与坐标系X轴之间形成的夹角，ys为当前预瞄点的纵坐标点，yn为推土机的当前坐标点的纵坐标点。
步骤1034，若当前行驶车速大于或等于第二预设车速，则根据第二预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点，其中，第二预瞄距离大于第一预瞄距离。
本实施例中，将推土机的当前行驶车速与预设车速进行比较，若推土机的当前行驶车速大于或等于第二预设车速，说明车辆行驶车速较快，可以选择较长的预瞄距离即第二预瞄距离，将第二预瞄距离以及推土机的当前坐标点代入公式(4)计算得到当前预瞄点，公式(4)如下：
xs＝xn+L2×cosθn，
ys＝yn+L2×sinθn， 公式(4)
其中，xs为当前预瞄点的横坐标点，xn为推土机的当前坐标点的横坐标点，L2为第二预瞄距离，θn为推土机当前行驶方向与坐标系X轴之间形成的夹角，ys为当前预瞄点的纵坐标点，yn为推土机的当前坐标点的纵坐标点。
需要说明的是，行驶方向包括前进、后退，前进和后退都可采用本发明的方法确定行驶目标点。
本实施例中，根据推土机的当前行驶车选择合适的预瞄距离，从而计算预瞄点，选择更加适合行驶车速的目标点。
第三实施例
可选地，在本发明第一实施例提供的推土机控制方法的基础上，对步骤104进行了进一步的细化，则步骤104包括以下步骤：
步骤1041，计算预瞄点与各行驶目标点之间的距离，选取距离最小的行驶目标点作为当前行驶目标点。
本实施例中，目标路线中包括多个行驶目标点，如图3所示，行驶目标点为P0，Pk，Pk+1，Pm等，由P0，Pk，Pk+1，Pm构成目标路线，预瞄点为Ps(xs，ys)在确定预瞄点之后，计算预瞄点与车辆行驶方向前方的各个行驶目标点之间的距离，将选取距离短的行驶目标点作为当前行驶目标点，其中，经过计算Pm与Ps距离最小，该点即为推土机当前驶向的目标点。
本实施例中，当前行驶目标点的确定有利于控制车辆朝向该点行驶，对偏航进行修正可确保推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶。
第四实施例
可选地，在本发明第一实施例提供的推土机控制方法的基础上，对步骤105进行了进一步的细化，则步骤105包括以下步骤：
步骤1051，计算推土机当前行驶方向与坐标系横轴形成的夹角，得到第一航向角。
本实施例中，坐标系为地心地固坐标系，计算推土机当前行驶方向与坐标系横轴之间形成的夹角，如图3所示，外侧坐标系为地心地固坐标系，里侧为推土机对应的坐标系，从推土机对应的坐标系可更直观的看出推土机的行驶方向，推土机当前行驶方向与坐标系X轴之间形成的夹角为θn，计算θn，θn为第一航向角。
其中，坐标系还可以是其他坐标系，并不限于地心地固坐标系。还可通过计算推土机当前行驶方向与坐标系纵轴形成的夹角，得到第一航向角，并不仅限于坐标系横轴。
步骤1052，计算行驶目标点和坐标轴原点的连线与坐标系横轴形成的夹角，得到第二航向角。
本实施例中，首先连接原点和地心地固坐标轴原点，得到连线，计算该连线与坐标系横轴形成的夹角，得到第二航向角，如图3所示，行驶目标点为Pm(xm，ym)，图3中未示出原点和地心地固坐标轴原点的连线，仅截取连线的一部分示出，θm为行驶目标点Pm和坐标轴原点的连线与坐标系横轴形成的夹角，计算θm，θm为第二航向角。
可选地，还可通过计算行驶目标点和坐标轴原点的连线与坐标系纵轴形成的夹角，得到第二航向角，并不仅限于坐标系横轴。
步骤1053，计算第一航向角与第二航向角的差值，得到当前航向角偏差。
本实施例中，计算第一航向角与第二航向角的差值，如图3所示，计算θn与θm差值，进一步得到当前航向角偏差。
本实施例中，根据当前航向角偏差可进一步确定控制参数，可纠正推土机的行驶路线，控制推土机尽可能地沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪。
第五实施例
图4是本发明第五实施例提供的推土机控制方法的流程示意图，如图4所示，本实施例提供的推土机控制方法，在本发明上述实施例提供的推土机控制方法的基础上，对步骤106进行了进一步的细化，则步骤106包括以下步骤：
步骤1061，将航向角偏差与预设值比较。
本实施例中，将计算得到的当前航向角偏差与预设值比较，其中，预设值可设置为30℃，将当前航向角偏差与30℃比较，根据比较结果确定当前控制参数值。需要说明的是，预设值并不仅限于30℃，还可以是其他适合的值。
步骤1062，若偏差小于或等于预设值，则为PI控制器中的比例参数设置行驶车速对应的转向增益系数，将偏差作为输入量，经过PI控制器输出行驶转向值，并将输出的转向值与最大行驶转向值比较，其中，转向增益系数根据当前行驶车速和最大行驶车速确定。
本实施例中，若当前航向角偏差小于或等于预设值，例如，当前航向角偏差小于或等于30℃，推土机需要边转向边行驶逼近行驶目标点，此时需要对当前航向角偏差进行纠偏处理，具体地，采用PI控制器，为PI控制器中的比例参数设置行驶车速对应的转向增益系数，将当前航向角偏差作为PI控制器的输入值，经过PI控制器输出行驶转向值，并对PI控制器输出行驶转向值进行饱和特性的验证，即将输出的转向值与最大行驶车速进行比较。
其中，PI控制器相比PID控制器减少了D(微分)参数，D参数的加入虽然有利于提高控制***的相应速度，改善控制***因惯性滞后产生的震荡现象，但是基于速度选取的行驶目标点，实际上以及给控制***预留了一定的控制时间，且推土机工作时的速度较低，使用PI控制器完全可以满足控制器***的要求。而I(积分)参数的加入有利于消除控制***的稳态误差，提高无人推土机路径跟踪任务的精度。
其中，在PI控制的基础上加入基于行驶车速的转向增益系数，转向增益系数根据当前行驶车速和最大行驶车速确定，具体地，根据推土机的当前行驶车速以及推土机的最大行驶车速代入公式(5)计算得到转向增益系数，公式(5)如下：
其中，Z为转向增益系数，vmax为最大行驶车速，v为当前行驶车速。
再根据转向增益系数和默认比例参数代入公式(6)计算得到当前比例参数，公式(6)如下：
P＝Z×P0， 公式(6)
其中，P为当前比例参数，Z为转向增益系数，P0默认比例参数。
若当前车速较快，则对应的当前比例参数降低；若当前车速较慢，则对应的当前比例参数提高，转向增益系数的加入，有利于PI控制器适用于不同行驶车速，提供稳定性。
步骤1062a，若输出的转向值小于最大行驶转向值，则将指定行驶车速和输出的行驶转向值作为当前控制参数。
本实施例中，若输出的转向值小于最大行驶转向值，说明输出的行驶转向值合理，将指定车速和输出的行驶转向值作为当前控制参数，其中，指定车速可根据实际需要设置，或者保持当前的行驶车速。
步骤1062b，若输出的转向值大于或等于最大行驶转向值，则将指定行驶车速和最大行驶转向值作为当前控制参数。
本实施例中，若输出的转向值大于或等于最大行驶转向值，说明输出的行驶转向值不合理，将指定车速和最大行驶转向值作为当前控制参数。
优选地，饱和特性的验证是为了确定IP控制器输出的行驶转向值是否合理，具体地，将最大行驶转向值与输出的转向值进行比较，若输出的行驶转向值小于或等于最大行驶转向值，则输出的行驶转向值合理，将输出的转向值作为当前行驶转向值运行，此时推土机不会出现原地打滑或者旋转等情况。若输出的行驶转向值大于最大行驶转向值，则输出的行驶转向值不合理，此时按照最大行驶转向值运行，避免推土机出现原地打滑或者旋转等情况。通过设置饱和特性，对当前行驶转向值进行饱和特性的验证，将当前行驶转向值控制在合理的范围内，确保推土机安全合理的运行。
步骤1063，若偏差大于预设值，则将指定行驶转向值和默认行驶车速作为当前控制参数，其中，默认行驶车速小于指定行驶车速。
本实施例中，若当前航向角偏差大于预设值，例如，当前航向角偏差大于30℃，角度过大，推土机可先转向再行驶，具体地，指定行驶转向值和默认行驶车速作为当前控制参数，其中，指定行驶转向值根据实际需要设置，默认行驶车速为0，当推土机完成转向后，控制推土机按照指定车速行驶。
本实施例中，航向角偏差与预设值比较，根据比较结果，确定推土机的行驶车速和行驶转向值，控制推土机尽可能地逼近目标行驶点，从而沿着指定的目标路线行驶，实现推土机的路径跟踪。
在本发明上述实施例提供的推土机控制方法的基础上，提出本发明的第六实施例，步骤105之前，还包括：
步骤105a，计算推土机的当前坐标点与行驶目标点之间的差值，将差值与预设差值进行比较。
本实施例中，推土机的当前坐标点是指地心地固坐标系中的坐标点，如图3所示，推土机的当前坐标点为Pn(xn，yn)，行驶目标点为Pm(xm，ym)，计算Pn和Pm之间的差值，将差值与预设值进行比较，根据比较结果执行相应的操作。
步骤105b，若差值大于预设差值，则执行根据当前坐标点和当前行驶目标点确定当前航向角偏差的步骤。
本实施例中，若Pn和Pm之间的差值大于预设值，说明推土机和行驶目标点之间的距离比较大，需要重新确定推土机的当前驶转向值和速度，具体地，执行根据当前坐标点和当前行驶目标点确定当前航向角偏差，从而根据偏差确定推土机的驶转向值和行驶车速。
步骤105c，若差值小于或等于预设差值，则将上次行驶转向值和指定行驶车速作为当前控制参数。
本实施例中，若Pn和Pm之间的差值小于或等于预设值，说明推土机和行驶目标点之间的距离比较小，不需要重新确定推土机的当前驶转向值，将上次转向值和指定行驶车速作为当前控制参数，其中，指定行驶转向值根据实际需要设置，或者保持当前行驶车速不变。
本实施例中，当推土机与行驶目标点距离过小时，直接根据上次的行驶转向值控制车辆行驶，当推土机与行驶目标点距离过大时，需要重新设定行驶转向值，从而控制推土机尽可能地逼近目标行驶点，沿着指定的目标路线行驶。
图5是本发明一实施例提推土机控制装置200的结构示意图，如图5所示，本实施例提供的推土机控制装置包括第一获取单元201，解析单元202，第二获取单元203，目标确定单元204，偏差确定单元205，纠偏单元206，控制单元207。
其中，第一获取单元201，用于获取施工任务。解析单元202解析单元，用于解析施工任务，得到目标路线，其中，目标路线包括多个行驶目标点。第二获取单元203，用于获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点。目标确定单元204，用于根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点。偏差确定单元205，用于根据推土机当前坐标点和当前行驶目标点确定当前航向角偏差。纠偏单元206，用于根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值。控制单元207，用于控制推土机按照当前控制参数运行。
可选地，第二获取单元203，具体用于将当前行驶车速与预设车速比较，其中，预设车速包括第一预设车速和第二预设车速；若当前行驶车速小于或等于第一预设车速，则根据第一预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点；若当前行驶车速小于第二预设车速且大于第一预设车速，则根据预瞄系数、第二预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点；若当前行驶车速大于或等于第二预设车速，则比较模块根据第二预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点，其中，第二预瞄距离大于第一预瞄距离。
可选地，目标确定单元204，具体用于计算预瞄点与各行驶目标点之间的距离，选取距离最小的行驶目标点作为当前行驶目标点。
可选地，偏差确定单元205，具体用于计算推土机当前行驶方向与坐标系横轴形成的夹角，得到第一航向角；计算行驶目标点和坐标轴原点的连线与坐标系横轴形成的夹角，得到第二航向角；计算第一航向角与第二航向角的差值，得到当前航向角偏差。
可选地，纠偏单元206，还用于将航向角偏差与预设值比较；若偏差小于或等于预设值，则将偏差作为输入量，经过PI控制器输出行驶转向值，将指定行驶车速和输出的行驶转向值作为当前控制参数；若偏差大于预设值，则将指定行驶转向值和默认行驶车速作为当前控制参数，其中，默认行驶车速小于指定行驶车速。
可选地，推土机控制装置200，包括：比较单元。
其中，比较单元，用于将航向角偏差与预设值比较；若偏差小于或等于预设值，则将偏差作为输入量，经过PI控制器输出行驶转向值，将指定行驶车速和输出的行驶转向值作为当前控制参数；若偏差大于预设值，则将指定行驶转向值和默认行驶车速作为当前控制参数，其中，默认行驶车速小于指定行驶车速。
图6是用来实现本发明实施例的推土机控制方法的电子设备的第一框图，如图6所示，该电子设备300包括：存储器301，处理器302。
存储器301存储计算机执行指令；
至少一个处理器302执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行上述任意一个实施例提供的方法。
图7是用来实现本发明实施例的推土机控制方法的电子设备的第二框图，如图7所示，该电子设备可以是计算机，数字广播终端，消息收发设备，平板设备，个人数字助理，服务器，服务器集群等。
电子设备400可以包括以下一个或多个组件：处理组件402，存储器404，电源组件406，多媒体组件408，音频组件410，输入/输出(I/O)接口412，传感器组件414，以及通信组件416。
处理组件402通常控制电子设备400的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件402可以包括一个或多个处理器420来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件402可以包括一个或多个模块，便于处理组件402和其他组件之间的交互。例如，处理组件402可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件408和处理组件402之间的交互。
存储器404被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备400的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备400上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器404可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件406为电子设备400的各种组件提供电力。电源组件406可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为电子设备400生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件408包括在电子设备400和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件408包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备400处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜***或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件410被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件410包括一个麦克风(MIC)，当电子设备400处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器404或经由通信组件416发送。在一些实施例中，音频组件410还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口412为处理组件402和***接口模块之间提供接口，上述***接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件414包括一个或多个传感器，用于为电子设备400提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件414可以检测到电子设备400的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为电子设备400的显示器和小键盘，传感器组件414还可以检测电子设备400或电子设备400一个组件的位置改变，用户与电子设备400接触的存在或不存在，电子设备400方位或加速/减速和电子设备400的温度变化。传感器组件414可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件414还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件414还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件416被配置为便于电子设备400和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备400可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件416经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件416还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备400可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器404，上述指令可由电子设备400的处理器420执行以完成上述方法。例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
一种非临时性计算机可读存储介质，当该存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得终端设备能够执行上述电子设备的推土机控制方法。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行上述任意一个实施例中的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。
Claims (10)
1.一种推土机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取施工任务；
解析所述施工任务，得到目标路线，其中，所述目标路线包括多个行驶目标点；
获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点；
根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点；
根据推土机当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差；
根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，所述当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值；
控制推土机按照当前控制参数运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点，包括：
将当前行驶车速与预设车速比较，其中，所述预设车速包括第一预设车速和第二预设车速；
若当前行驶车速小于或等于所述第一预设车速，则根据第一预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点；
若当前行驶车速小于所述第二预设车速且大于所述第一预设车速，则根据预瞄系数、第二预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点；
若当前行驶车速大于或等于第二预设车速，则根据第二预瞄距离和推土机当前坐标点计算得到当前预瞄点，其中，所述第二预瞄距离大于所述第一预瞄距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点，包括：
计算预瞄点与各行驶目标点之间的距离，选取距离最小的行驶目标点作为当前行驶目标点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差，包括：
计算推土机当前行驶方向与坐标系横轴形成的夹角，得到第一航向角；
计算行驶目标点和坐标轴原点的连线与坐标系横轴形成的夹角，得到第二航向角；
计算所述第一航向角与所述第二航向角的差值，得到当前航向角偏差。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前航向角偏差确定当前控制参数，包括：
将所述航向角偏差与预设值比较；
若所述偏差小于或等于预设值，则为PI控制器中的比例参数设置行驶车速对应的转向增益系数，将所述偏差作为输入量，经过PI控制器输出行驶转向值，并将输出的转向值与最大行驶转向值比较，其中，所述转向增益系数根据当前行驶车速和最大行驶车速确定；
若输出的转向值小于最大行驶转向值，则将指定行驶车速和输出的行驶转向值作为当前控制参数；
若所述偏差大于预设值，则将指定行驶转向值和默认行驶车速作为当前控制参数，其中，所述默认行驶车速小于所述指定行驶车速。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差之前，包括：
计算推土机的当前坐标点与行驶目标点之间的差值，将所述差值与预设差值进行比较；
若差值大于预设差值，则执行所述根据所述当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差的步骤；
若差值小于或等于预设差值，则将上次行驶转向值和指定行驶车速作为当前控制参数。
7.一种推土机控制装置，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取施工任务；
解析单元，用于解析所述施工任务，得到目标路线，其中，所述目标路线包括多个行驶目标点；
第二获取单元，用于获取推土机的当前行驶车速，根据当前行驶车速确定当前预瞄点；
目标确定单元，用于根据当前预瞄点、多个行驶目标点确定当前行驶目标点；
偏差确定单元，用于根据推土机当前坐标点和所述当前行驶目标点确定当前航向角偏差；
纠偏单元，用于根据当前航向角偏差确定当前控制参数，其中，所述当前控制参数包括行驶车速以及行驶转向值；
控制单元，用于控制推土机按照当前控制参数运行。
8.一种电子设备，包括：存储器，处理器；
存储器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述推土机控制装置执行权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至6任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210810 |