北斗導(dǎo)航與自動駕駛系統(tǒng)簡介

    隨著我國高新技術(shù)的應(yīng)用和電子信息技術(shù)的滲透，以及現(xiàn)代化精細(xì)農(nóng)業(yè)的要求和農(nóng)機(jī)高科技技術(shù)的迅速發(fā)展。農(nóng)機(jī)GPS衛(wèi)星定位和自動導(dǎo)航駕駛已成為現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。在播種、施肥、灑藥、收獲、整地、起壟等許多農(nóng)機(jī)作業(yè)項目上發(fā)揮著重要的作用，并有著廣闊的發(fā)展前景。

    1  系統(tǒng)的組成和工作原理

    1.1  系統(tǒng)組成：主要有導(dǎo)航光靶、方向傳感器、通信模塊、導(dǎo)航控制器、液壓控制器等。

    導(dǎo)航光耙:接收GPS的定位信號,在設(shè)定導(dǎo)航線后,根據(jù)機(jī)組作業(yè)幅寬進(jìn)行自動直線導(dǎo)航。技術(shù)特點是在沒有作業(yè)導(dǎo)航圖的情況下可在作業(yè)中生成導(dǎo)航線，在GPS的定位下可對農(nóng)機(jī)田間直線行走作業(yè)做**引導(dǎo)，使機(jī)組作業(yè)不重不漏，并具有作業(yè)面積計算統(tǒng)計等功能。

    方向傳感器：向?qū)Ш娇刂破靼l(fā)送**的轉(zhuǎn)角信息。

    通信模塊：接收基站的差分?jǐn)?shù)據(jù)。

    導(dǎo)航控制器：自動駕駛系統(tǒng)的**通過接收GPS的定位信息和方向傳感器的轉(zhuǎn)角信息向液壓系統(tǒng)發(fā)送指令。

    液壓控制器:液壓控制器根據(jù)導(dǎo)航控制器發(fā)送的指令，改變油箱的流量和流向，保證農(nóng)機(jī)按照設(shè)定的路線行駛。

    1.2工作原理

    在導(dǎo)航光靶上設(shè)定車輛行走線，設(shè)置導(dǎo)航模式，直線或者曲線。通過接收基站差分?jǐn)?shù)據(jù)，實現(xiàn)厘米級的衛(wèi)星定位，實時向向控制器發(fā)射的定位信息。方向傳感器實時向控制器發(fā)送車輪的運(yùn)動方向。導(dǎo)航控制器根據(jù)衛(wèi)星定位的坐標(biāo)及車輪的轉(zhuǎn)動情況，實時向液壓控制閥發(fā)送指令，通過控制液壓系統(tǒng)油量的流量和流向，控制車輛的行駛，確保車輛按照導(dǎo)航光耙設(shè)定的路線行駛。

    2實際作業(yè)情況

    2.1提高土地利用率。

    該系統(tǒng)的基站設(shè)在農(nóng)場農(nóng)機(jī)管理服務(wù)中心，設(shè)備要求24小時工作，基站的覆蓋半徑可達(dá)50KM，可以覆蓋全場地號的作業(yè)面積，滿足農(nóng)場農(nóng)機(jī)田間作業(yè)要求。農(nóng)機(jī)使用自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行起壟、播種、灑藥、整地等作業(yè)時，結(jié)合線之間的偏差和千米直線度偏差可以控制在2.5厘米，減少農(nóng)作物生產(chǎn)投入成本，并且可以提高農(nóng)藝作業(yè)質(zhì)量，避免作業(yè)過程產(chǎn)生的“重漏”現(xiàn)象。降低生產(chǎn)成本，提高土地利用率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

    2.2提高機(jī)車時間利用率和作業(yè)質(zhì)量

    該系統(tǒng)提高了機(jī)車的操作性能，延長了作業(yè)時間，可以實現(xiàn)夜間播種作業(yè)大大提高了機(jī)車的出勤率和時間利用率。同時這套系統(tǒng)可以減輕駕駛操作人員的勞動強(qiáng)度，在作業(yè)過程中，駕駛操作人員不需要駕駛方向盤，可以用更多的時間注意觀察農(nóng)具的工作狀況，有利于提高田間作業(yè)質(zhì)量。

    2.3地形適應(yīng)性較強(qiáng)

    該系統(tǒng)可以用于平地或坡地，控制器的地形補(bǔ)償技術(shù)不斷修正和補(bǔ)償農(nóng)機(jī)具的俯仰、翻滾姿態(tài)，達(dá)到**導(dǎo)航駕駛的目的。

      以起壟作業(yè)為例：傳統(tǒng)的起壟作業(yè)依靠駕駛員的自身經(jīng)驗，在直線度和結(jié)合線的精度上很難得到保證，尤其在地塊的面積和坡度較大的情況下，偏航的情況在所難免，作業(yè)時的重漏和結(jié)合線偏差過大現(xiàn)象，直接造成生產(chǎn)成本的加大和地塊利用效率的降低。利用這套系統(tǒng)就可以避免以上現(xiàn)象的發(fā)生。同時該系統(tǒng)還具有作業(yè)狀況實時記錄、作業(yè)面積計算統(tǒng)計等功能。這些都比傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)作業(yè)占據(jù)優(yōu)勢。

    2.4合理調(diào)配機(jī)車

    通過GPS衛(wèi)星定位，可以實時掌握機(jī)車的田間作業(yè)情況，包括機(jī)車的作業(yè)地號、作業(yè)速度等信息，并將實時作業(yè)情況通過信息中心的大屏幕顯示出來，使農(nóng)機(jī)管理人員隨時根據(jù)機(jī)車田間作業(yè)情況，科學(xué)合理的對全場機(jī)車作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一指揮和調(diào)度。

 3注意的幾點事項

    3.1 AB線一定要按農(nóng)場要求設(shè)定距林帶的距離，具體距離根據(jù)地號實際情況盡可能保持與林帶平行，才能做到充分利用土地，不浪費(fèi)并且達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。

    3.2多車在同一地號利用自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行相同作業(yè)時，車與車之間的AB線必須平行才能確保作業(yè)質(zhì)量達(dá)到不漏或不重的目地。

    3.3使用自動駕駛時，需加速時，較好先適當(dāng)少減點油，在加檔后，再把油門緩慢加大到需要的位置，這樣能確保作業(yè)的直線度，需要減速時，較好先加油再減檔，只有正確的操作機(jī)車，才能不影響作業(yè)的直線度。

    3.4利用自動駕駛進(jìn)行懸掛農(nóng)具作業(yè)時，較好慢些前行，上線后，再緩慢倒到地頭確定入塹后再放下農(nóng)具作業(yè)。利用自動駕駛進(jìn)行拖掛作業(yè)時，較好人工駕駛上線后，再用自動駕駛，這樣即省車和農(nóng)具，也能確保安全作業(yè)，避免意外事故發(fā)生。

    3.5利用自動駕駛作業(yè)時，堅決不能睡覺或注意力不集中，以免發(fā)生安全事故。

3.7技術(shù)指標(biāo)

 3.8系統(tǒng)組件

衛(wèi)星導(dǎo)航終端

· 簡潔的用戶操作和查看的界面

· IP65防護(hù)級工業(yè)終端，防水防塵防震動

· 8英寸高亮度顯示器，陽光下清晰可見

· -40～70℃寬溫度范圍，適合特殊地區(qū)及極端環(huán)境作業(yè)

· 提供導(dǎo)航、駕駛和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)功能顯示器

· 通過連接高精度衛(wèi)星輸入設(shè)備

行車控制器

· 自動控制車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整個自動駕駛系統(tǒng)中最核心設(shè)備

· 內(nèi)置3D陀螺儀和加速計，組合慣性導(dǎo)航技術(shù)，提高導(dǎo)航精度

· PID控制、閉環(huán)控制、液壓控制及轉(zhuǎn)向控制等多種算法

· 防水、防塵、防震設(shè)計堅固耐用

· 感知車身姿態(tài)，進(jìn)入自動修正模式

· 支持AB直線、曲線和圓形曲線等多種作業(yè)模式

北斗/GNSS接收機(jī)

· 高精度北斗/GNSS定位定向性接收機(jī)

· 支持北斗/GPS/GLONASS/Galileo/SBAS

· 支持配置成固定式和便攜式差分基準(zhǔn)站

· 接收靈敏度高提高車輛定位導(dǎo)航精度

· 實時輸出高精度的RTK差分?jǐn)?shù)據(jù)

· 提高自動駕駛作業(yè)精度的關(guān)鍵設(shè)備

北斗/GNSS天線

· 衛(wèi)星接收天線采用高增益惰性多頻天線

· 支持中國北斗/GPS/GLONASS/Galileo多種衛(wèi)星

· 接收靈敏度高，接收信號能力強(qiáng)

· 設(shè)計結(jié)構(gòu)堅固、防水防塵抗震、耐高低溫

液壓閥

· 液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制

· 保證拖拉機(jī)始終按設(shè)定路線行駛

· 合金材質(zhì)，操控靈活，工作時沖擊和振動小，噪聲小

· 根據(jù)控制單元發(fā)送的指令，實時控制液壓流量和流向

角度傳感器

· 檢測車輛前輪左右轉(zhuǎn)向角度反饋給控制器

· 用于矯正和提高車輛直線行駛精度

· 采用鋁合金材料，保證車輛前軸和角度傳感器的剛性連接

· 保證檢測的角度數(shù)據(jù)和實際車輪轉(zhuǎn)向角度相符