一种机场无人割草车自主进场方法

技术领域

本发明涉及割草车路径技术领域，尤其涉及一种机场无人割草车自主进场方法。

背景技术

除用于小范围边角割草作业的手推式和背负式小型割草机外，目前用于机场迫降场草坪和联络道草坪割草的主力作业装备主要有两种：一种是拖拉机式的中大型有人驾驶割草车，另一种是能自主割草的无人割草车，它们的特点是：割幅一般为2.4米~3.6米，重量均在1.2吨以上；同时也共同存在一个问题：就是如何实现从停车库到目标割草作业区域进场的问题，目前有人驾驶的拖拉机割草车需要作业人员驾驶割草车前往作业区域，而无人割草车未设置专门驾驶位置，只能人工遥控无人割草车进场，因机场环境场地较大，一般停车库距离割草作业区域有较长的距离，按常见的3km跑道来算，理想状态下，停车库建在跑道一端，无人割草车要进入离停车库最远一端进行割草作业，需要行走至少3km的路程，而操作人员的行走速度一般为4~7km/h，且操作人员由于携带遥控器控制无人割草车行走，行走速度受到一定影响，因此无人割草车进场速度只能控制在5km/h左右，人工操作遥控跟随无人割草车，这对于操作人员将是巨大的工作量，且一个操作人员只能遥控操作一台无人割草车进场，多台无人割草车同时进场时则需要相对应数量的操作人员，耗费工人数量多，工人劳动强度大，进场效率低下。

综上所述，虽然无人割草车能够在割草作业时无需人员操作，解放操作人员，提高割草效率，但是如何实现无人割草车从停车库到割草作业区域的自主进场，以提高无人割草车的进场效率，是目前值得研究和解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种机场无人割草车自主进场方法及充电方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种机场无人割草车自主进场方法，采用一种机场无人割草车自主进场装置实施机场无人割草车自主进场，具体步骤如下：

1）在停车库前设有机场无人割草车的出发位置，并在机场无人割草车轮胎上设有出发位置的定位标记，使出发位置几何中心点与机场无人割草车的几何中心点在一定误差范围内重合，位置误差不影响机场无人割草车的点对点直线行走导航纠偏；

2）操作人员遥控机场无人割草车从停车库开至出发位置，此时机场无人割草车接收GPS定位信号，监控站设有GPS基站，机场无人割草车上设有GPS从站，在监控站内实时查看机场无人割草车运行状态信息，监控站与机场无人割草车的车体上分别设有一键运行按钮，在监控站设定机场无人割草车的运行参数后，按动机场无人割草车上的一键运行按钮，机场无人割草车按照既定的进场主路线行驶；

3）当机场无人割草车进场遇到拐弯时，拐弯处预设有位置标记点，在机场无人割草车几何中心位置到达位置标记点时，机场无人割草车转向轮开始以最大转向角度转向，直至完成90°拐弯，机场无人割草车转向轮胎回正，而后进入另一条直线进场主路线；此后如遇到拐弯，机场无人割草车转向轮开始以最大转向角度转向，直至完成90°拐弯后回正，重新进入另一条直线进场主路线；

4）多台机场无人割草车同时进场时，当前方机场无人割草车发生故障停车时，后方机场无人割草车能够通过监控站共享到前方机场无人割草车的位置信息，并在离前方机场无人割草车一定的距离开始执行固定绕障，直至绕过故障的前方机场无人割草车重新回到进场主路线；

5）机场无人割草车通过进场主路线行驶直至进入割草作业区域的既定路线，开始进行往复式割草作业，直至完成所有的割草作业。

在本发明中，步骤2）中，运行参数包括即将去往的割草区域、割草路线、割草速度。

在本发明中，步骤3）中，割草作业区域靠近进场主路线端的边界线与进场主路线平行，两者之间距离为D，D≥r，r为机场无人割草车的最小转弯半径，当机场无人割草车直线行驶需要转入割草作业区域内时，割草车转向轮开始以最大转向角度转向，直至完成90°拐弯进入既定的割草作业路线，转弯时机为机场无人割草车行驶至几何中心位置点与预设的位置标记点重合触发，而后在割草作业区域内按照既定路线进行自主来回往复式割草作业。

在本发明中，步骤4）中，固定绕障具体为：

（1）前方机场无人割草车向监控站发送故障信息和位置信息；

（2）监控站根据前方机场无人割草车的位置信息，解算出4个理论固定绕障点，并将绕障点信息发送给后方机场无人割草车；

（3）后方机场无人割草车根据监控站发送的绕障点信息行驶，直至绕过故障车。

在本发明中，步骤5）中，为提高多台机场无人割草车协同割草，将割草作业区域分割为n块区域，每块区域由一辆机场无人割草车按照既定的割草作业路线进入进行割草工作。

一种机场无人割草车自主进场装置包括停车库、监控站、出发位置、装载有进场主路线和割草作业路线的机场无人割草车及割草作业区域，其中，监控站设有GPS基站，机场无人割草车上设有GPS从站，出发位置为机场无人割草车的起始位，割草作业区域分为多个区域；并在监控站与机场无人割草车的车体上分别设有一键运行按钮。

在本发明中，由车体和割草平台组成，为轮式纯电动力驱动割草车，底盘驱动方式为后驱前转向，割草幅宽为2.4米，最高行走速度为10km/h，搭载GPS-RTK定位系统。

有益效果

1、本发明有效缩短机场无人割草车进场时间，相比人工遥控控制割草车进场，机场无人割草车自主进场不受操作人员跟随控制的限制，从而提高割草车进场的行驶速度，缩短进场所需时间，提高机场无人割草车的进场效率；

2、本发明中机场无人割草车自主进场，减少操作人员，操作人员只需将机场无人割草车从停车库开至出发位置，在监控站设置割草的运行参数，点击“一键运行”后机场无人割草车即可自主进场，大大减少操作人员的劳动强度，节约人工成本；

3、本发明中可同时多台机场无人割草车进场，有效提高机场无人割草车进场效率；

4、本发明提供一种低成本的割草车绕障方法，在前方机场无人割草车出现故障停车情况下，针对机场这一特殊的半结构化环境，无需执行复杂绕障算法，后方机场无人割草车可按照固定绕障绕过前方机场无人割草车，继续沿着进场主路线行驶，进而降低对机场无人割草车计算资源要求，且提高了绕障效率。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例中的机场无人割草车进场主路线示意图。

图2为本发明的较佳实施例中的多台机场无人割草车进场绕障示意图。

图3为本发明的较佳实施例中的机场无人割草车转弯示意图。

图4为本发明的较佳实施例中的机场无人割草车固定绕障示意图。

实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1~4所示的一种机场无人割草车自主进场方法，采用一种机场无人割草车自主进场装置实施机场无人割草车自主进场，具体步骤如下：

机场无人割草车由操作人员从停车库遥控开至户外的出发位置，此时机场无人割草车接收GPS定位信号，监控站设有GPS基站，机场无人割草车上设有GPS从站，采用GPS-RTK方式实现厘米级定位，在监控站内实时查看机场无人割草车运行状态信息，监控站与机场无人割草车的车体上分别设有一键运行按钮，在监控站设定机场无人割草车的运行参数后（运行参数包括即将去往的割草区域、割草路线、割草速度等），按动机场无人割草车上的一键运行按钮，机场无人割草车按照既定的进场主路线行驶直至进入割草作业区域的既定路线，开始割草作业，如图1所示，机场无人割草车在出发位置接收监控站的一键运行指令后，机场无人割草车自主沿着进场主路线经过a点、b点转弯，在d点进入割草区域1的第3条路线开始进行往复式割草作业，直至完成所有的割草作业。

在本实施例中，进场主路线的转弯处提前做好位置标记，包括拐弯起始点a和拐弯结束点b，假设机场无人割草车几何中心的位置坐标点为Px，当机场无人割草车直线行驶至拐弯处时，机场无人割草车几何中心点位置Px与转弯标记a点重合，此时机场无人割草车以最大转向角度（最小转弯半径）转弯，当机场无人割草车转弯至车体几何中心点位置Px与转弯结束标记b点重合时，机场无人割草车转向轮回正，机场无人割草车开始以直线行驶，继续沿着进场主路线进场，后续遇到拐弯与前述运行方式相同。

在本实施例中，当前方正在进场的机场无人割草车发生故障停止，阻挡后方机场无人割草车进场时，后方机场无人割草车将在距离前方机场无人割草车S距离时开始以固定绕障模式绕开前方机场无人割草车，固定绕障如下：

a、根据前方机场无人割草车的定位信息，监控站解算出后方机场无人割草车理论绕障经过的位置点及路线，如图4所示，理论绕障点为P0、P2、P5、P6，绕障路线为理论绕障点连成的直线，因机场无人割草车有最小转弯半径以及水平速度的存在，实际绕障路线与理论路线存在偏差；

b、当后方机场无人割草车的车载GPS定位检测到车体位置Px点与P0点重合时，后方机场无人割草车在图4的位置1处，后方机场无人割草车开始以最小转弯半径向右转弯；当转弯至与P0、P2点连线平行时，后方机场无人割草车开始以直线方式行驶；

c、当后方机场无人割草车的车体位置直线行至与距离进场主路线距离为H（H≥2W，W为割草车车宽）的平行线交叉的P3点时，后方机场无人割草车在位置2处，后方机场无人割草车开始以最小转弯半径向左转弯，当转弯至与P2、P3点连线平行时，后方机场无人草车开始以直线方式行驶；

d、当后方机场无人割草车直线行驶至与P4点时，后方机场无人割草车在图4的位置3处，后方机场无人割草车开始以最小转弯半径向左转弯；当转弯至与P5、P6点连线平行时，后方机场无人割草车开始回正方向以直线方式行驶；

e、当后方机场无人割草车直线行至与进场主路线交叉的P7点时，后方机场无人割草车在图4的位置4处，后方机场无人割草车开始以最小转弯半径向右转弯，当转弯至与进场主路线平行时，后方机场无人割草车开始以直线方式行驶，同时后方机场无人割草车根据自身GPS-RTK定位系统，实现点对点导航纠偏回归进场主路线正常行驶；

f、继续沿着进场主路线行驶，后续遇到故障机场无人割草车如前述行驶，完成绕障。

在本实施例中，一种机场无人割草车自主进场装置包括停车库、监控站、出发位置、装载有进场主路线和割草作业路线的机场无人割草车及割草作业区域，其中，监控站设有GPS基站，机场无人割草车上设有GPS从站，出发位置为机场无人割草车的起始位，监控站与机场无人割草车的车体上分别设有一键运行按钮；下面对涉及的各部分进行说明：

监控站是机场无人割草车的总控单元，在监控站能够监控每辆无人割草车的运行状态，包括机场无人割草车的位置（经纬度）、速度、电量情况、是否异常，且可单独控制每辆机场无人割草车按控制指令运行，可设置机场无人割草车前往某个区域的某条路线进行割草作业；

停车库用于停放机场无人割草车，在停车库机场无人割草车可进行充电和相关的维护；

出发位置是机场无人割草车运行的起始位，此位置设置在户外，可接受GPS定位信息，机场无人割草车遥控到此位置后即可开启一键运行；

机场无人割草车是割草的执行单元，由车体和割草平台组成，为轮式纯电动力驱动割草车，底盘驱动方式为后驱前转向，割草幅宽为2.4米，最高行走速度为10km/h，搭载GPS-RTK定位系统，能实现点对点之间直线路径轨迹精确导航；

割草作业区域是机场无人割草车割草作业的地方，割草区域按照草坪的实际大小和割草车的数量分割为n个区域（n≥1），为防止互相影响，分割好的每个区域内只允许存在一辆机场无人割草车进行作业；

进场主路线是机场无人割草车从出发位置到进入割草作业区域的路径；

割草作业路线是机场无人割草车在割草作业区域内的割草路径。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。