Diseño y experimento para la comunicación entre vehículos basada en navegación inercial y compensación de retraso en un sistema cooperativo de cosechadora y transporte
Autores: Ding, Fan; Zhang, Wenyu; Luo, Xiwen; Zhang, Zhigang; Wang, Mingchang; Li, Hongkai; Peng, Mingda; Hu, Liwen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño y experimento para la comunicación entre vehículos basada en navegación inercial y compensación de retraso en un sistema cooperativo de cosechadora y transporte
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Comunicación inalámbrica KFDCC para la recolección de datos en vehículos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Para lograr una comunicación intervehicular de alta frecuencia y efectiva entre las cosechadoras y los vehículos de transporte durante la cosecha cooperativa, se diseñó un protocolo para la comunicación inalámbrica mediante el análisis de los requisitos de comunicación reales. Se seleccionaron dos modos diferentes de comunicación inalámbrica (radio y 4G) para el diseño de hardware; luego, se diseñó un Filtro de Kalman basado en datos de Dead-reckoning en tiempo real y comunicación intervehicular después de Compensación por retardo (KFDCC). Finalmente, se obtuvo y actualizó constantemente la desviación longitudinal relativa entre dos vehículos a una frecuencia de 10 Hz. Mediante el uso de la desviación longitudinal relativa de dos vehículos, calculada después de alinear el sello horario UTC con los datos locales de GNSS de la cosechadora y el vehículo de transporte como métrica comparativa, se realizaron experimentos de evaluación de precisión con radio y 4G. Los errores absolutos máximos del valor de salida de KFDCC fueron de 0.03783 y 0.07381 m, respectivamente, y los errores cuadráticos medios fueron de 0.00392 y 0.01317 m, respectivamente. En comparación con sistemas sin el método KFDCC, los errores cuadráticos medios se redujeron en un 88.76% y 90.60%, respectivamente. El método KFDCC también puede resolver de manera efectiva los problemas de retardo de datos, pérdida de paquetes, bloqueo, error, etc., en la comunicación inalámbrica, y tiene capacidades de resistencia a puntos de ruptura a corto plazo. Los experimentos de campo mostraron que el método propuesto puede proporcionar soporte de datos preciso para los procesos de alineación dinámica y descarga de las cosechadoras y los vehículos de transporte, y también puede proporcionar soporte algorítmico para la fusión de datos de comunicación en tiempo real entre diferentes modos de comunicación inalámbrica. En general, el modo de comunicación intervehicular y el método de procesamiento de datos diseñados en este documento tienen buenos efectos y adaptabilidad, y pueden garantizar que todo el proceso de cosecha autónoma funcione correctamente.
Descripción
Para lograr una comunicación intervehicular de alta frecuencia y efectiva entre las cosechadoras y los vehículos de transporte durante la cosecha cooperativa, se diseñó un protocolo para la comunicación inalámbrica mediante el análisis de los requisitos de comunicación reales. Se seleccionaron dos modos diferentes de comunicación inalámbrica (radio y 4G) para el diseño de hardware; luego, se diseñó un Filtro de Kalman basado en datos de Dead-reckoning en tiempo real y comunicación intervehicular después de Compensación por retardo (KFDCC). Finalmente, se obtuvo y actualizó constantemente la desviación longitudinal relativa entre dos vehículos a una frecuencia de 10 Hz. Mediante el uso de la desviación longitudinal relativa de dos vehículos, calculada después de alinear el sello horario UTC con los datos locales de GNSS de la cosechadora y el vehículo de transporte como métrica comparativa, se realizaron experimentos de evaluación de precisión con radio y 4G. Los errores absolutos máximos del valor de salida de KFDCC fueron de 0.03783 y 0.07381 m, respectivamente, y los errores cuadráticos medios fueron de 0.00392 y 0.01317 m, respectivamente. En comparación con sistemas sin el método KFDCC, los errores cuadráticos medios se redujeron en un 88.76% y 90.60%, respectivamente. El método KFDCC también puede resolver de manera efectiva los problemas de retardo de datos, pérdida de paquetes, bloqueo, error, etc., en la comunicación inalámbrica, y tiene capacidades de resistencia a puntos de ruptura a corto plazo. Los experimentos de campo mostraron que el método propuesto puede proporcionar soporte de datos preciso para los procesos de alineación dinámica y descarga de las cosechadoras y los vehículos de transporte, y también puede proporcionar soporte algorítmico para la fusión de datos de comunicación en tiempo real entre diferentes modos de comunicación inalámbrica. En general, el modo de comunicación intervehicular y el método de procesamiento de datos diseñados en este documento tienen buenos efectos y adaptabilidad, y pueden garantizar que todo el proceso de cosecha autónoma funcione correctamente.