播种作业导航控制系统优化与终端设计
发布时间：2020-07-25 19:18
【摘要】：拖拉机导航控制系统不但可以帮助拖拉机更为精准的进行农田作业，而且对于操作者来说可以提高工作效率，减少繁重、重复的农作过程，促进精细化农业的全面实施。本文以播种作业所使用的TN654L拖拉机为研究对象，对拖拉机导航控制系统进行优化，完成了电液提升模块与导航终端模块的设计。论文主要包括以下内容： （1）基于国内外现有的农机导航控制系统发展现状分析，对导航控制终端以及拖拉机提升模块进行总体设计，采用CAN总线通信方式，构建了导航终端、导航转向控制器、导航提升机构模块的CAN通信网络结构。 （2）拖拉机提升机构控制模块的硬件采用ARM7系列的LM3S5749芯片，通过IAR开发平台对提升控制功能进行了软件开发。设计了以PWM为输出信号，光电隔离与放大电路为扩展电路的控制电路，并通过Multisim进行了电路仿真，仿真结果表明控制电路输出信号达到了继电器控制要求。 （3）导航终端选择了ARM9系列的S3C2416微处理器，对CAN总线通信的硬件部分、数据保存部分等进行了分析与设计。通过VS2005开发平台进行了导航终端的软件程序开发，在进行了功能需求分析后，以MFC为开发框架下首先设计了导航终端的主窗口与子窗口，之后对CAN总线通信功能、数据显示功能、数据保存功能、导航路径规划功能分别进行了功能开发。 （4）通过USBCAN-II测试器对导航终端各个功能进行了单独测试，测试成功后对导航终端与转向控制器进行了田间联机调试，对CAN总线通信以及数据保存功能数据进行了数据分析，对路径规划功能的坐标转换算法进行了试验验证。试验结果表明，导航终端的CAN总线通信功能与数据保存功能未出现数据丢失情况，数据能够实时显示，路径规划坐标转换算法正确，转换后的精度能够满足系统要求。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S219
【图文】：
的作业效率、提高农作物产量等有着一定的现实意义。机导航控制系统发展现状发展趋现状的导航控制技术研究起步较早，其先进的电子、计算机技术使得农以在很多农业生产过程中得到应用。从 20 世纪 90 年代开始美国、细农业理念开始研发适用于农机使用的自动驾驶系统。在农机导航定位系统与多传感器相互融合技术和机器视觉技术应用最为广泛，多传感器融合技术为核心的导航技术中的导航路径是以地面为研究农业中的播种、施肥过程，而机器视觉技术更加适合于收获、茎叶喷定位系统与多传感器融合技术为核心的导航控制技术研究较早，目出了各自特点的导航控制系统产品，如由美国约翰迪尔（John DeeoTrac 自动驾驶系统、由美国天宝（Trimble）公司推出的 Trimble A统、由日本拓普康（Topcon）公司推出的 System150 高精度自动控公司推出的 AFS Accu Guide 导航控制系统。[5][6]
模块可以生成收获地块的产量图，以及经过产量分析数据处理后实进行变量施肥功能。最重要的自动喷雾功能配备有喷杆高度传感器以对喷杆喷药的方式进行选择，这些可以帮助用户在自动喷药行走，操作者无需手动控制喷雾高度、监视障碍物等，所以为用户在夜了有利保障[7]。宝公司推出的自主导航系统 Trimble Autopilot 在国内黑龙江、新疆的推广。其主要由 EZ-GUIDE500 导航光靶（如图 1-2）、位姿传感压控制执行机构等组成。导航光靶提供双频的 GPS 接收，在光靶示灯，在夜间或能见度较低时可以更好的给出操作信息反馈。在导包括直线，曲线，环线等多种导航方式。具有良好的人机交互页面完成所有主要导航功能、GPS 状态、设置和帮助功能的控制。用户使用 U 盘等存储设备读取每天的作业数据，并通过计算机进行分析优势是具有 T3 补偿技术，由于农机车辆行驶使中会由于地势起伏翻滚，导致定位不准产生航向偏差，T3 补偿技术可以很好弥补由降低问题。在起垄、播种、喷药、收获等作业过程中进行测试，衔到 2.5 公分的最大偏差[8]。
图 1-3 拓普康导航控制系统 System150Fig.1-3 Topcon Navigation control System 150发展状况内导航控制系统的研究较国外相比起步较晚，目前也还没有一套较品。近几年随着我国的信息化技术的发展，农机的导航控制技术也重视，同时也取得了一定的科研成果。华南农业大学罗锡文院士所拖拉机和插秧机等农机为对象进行研究，提出了一套多传感器的组 RTK-GPS 和 AHRS 进行模块化使其在降低成本的基础上，更加容图 1-4）。在 2012 年的中国国际农业机械展览会上，由华南农业田雷沃重工双方共同研制的无人驾驶拖拉机正式发布。在充分借鉴基础上，针对我国农业生产情况与特点，开发出了具有 GPS 导航转向、油门开度自动调节，导航控制拖拉机直线导航跟踪精度小于
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S219
【图文】：
的作业效率、提高农作物产量等有着一定的现实意义。机导航控制系统发展现状发展趋现状的导航控制技术研究起步较早，其先进的电子、计算机技术使得农以在很多农业生产过程中得到应用。从 20 世纪 90 年代开始美国、细农业理念开始研发适用于农机使用的自动驾驶系统。在农机导航定位系统与多传感器相互融合技术和机器视觉技术应用最为广泛，多传感器融合技术为核心的导航技术中的导航路径是以地面为研究农业中的播种、施肥过程，而机器视觉技术更加适合于收获、茎叶喷定位系统与多传感器融合技术为核心的导航控制技术研究较早，目出了各自特点的导航控制系统产品，如由美国约翰迪尔（John DeeoTrac 自动驾驶系统、由美国天宝（Trimble）公司推出的 Trimble A统、由日本拓普康（Topcon）公司推出的 System150 高精度自动控公司推出的 AFS Accu Guide 导航控制系统。[5][6]
模块可以生成收获地块的产量图，以及经过产量分析数据处理后实进行变量施肥功能。最重要的自动喷雾功能配备有喷杆高度传感器以对喷杆喷药的方式进行选择，这些可以帮助用户在自动喷药行走，操作者无需手动控制喷雾高度、监视障碍物等，所以为用户在夜了有利保障[7]。宝公司推出的自主导航系统 Trimble Autopilot 在国内黑龙江、新疆的推广。其主要由 EZ-GUIDE500 导航光靶（如图 1-2）、位姿传感压控制执行机构等组成。导航光靶提供双频的 GPS 接收，在光靶示灯，在夜间或能见度较低时可以更好的给出操作信息反馈。在导包括直线，曲线，环线等多种导航方式。具有良好的人机交互页面完成所有主要导航功能、GPS 状态、设置和帮助功能的控制。用户使用 U 盘等存储设备读取每天的作业数据，并通过计算机进行分析优势是具有 T3 补偿技术，由于农机车辆行驶使中会由于地势起伏翻滚，导致定位不准产生航向偏差，T3 补偿技术可以很好弥补由降低问题。在起垄、播种、喷药、收获等作业过程中进行测试，衔到 2.5 公分的最大偏差[8]。
图 1-3 拓普康导航控制系统 System150Fig.1-3 Topcon Navigation control System 150发展状况内导航控制系统的研究较国外相比起步较晚，目前也还没有一套较品。近几年随着我国的信息化技术的发展，农机的导航控制技术也重视，同时也取得了一定的科研成果。华南农业大学罗锡文院士所拖拉机和插秧机等农机为对象进行研究，提出了一套多传感器的组 RTK-GPS 和 AHRS 进行模块化使其在降低成本的基础上，更加容图 1-4）。在 2012 年的中国国际农业机械展览会上，由华南农业田雷沃重工双方共同研制的无人驾驶拖拉机正式发布。在充分借鉴基础上，针对我国农业生产情况与特点，开发出了具有 GPS 导航转向、油门开度自动调节，导航控制拖拉机直线导航跟踪精度小于
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 王国战;卢超;;Multisim仿真分析方法的研究[J];长春工程学院学报(自然科学版);2009年03期
2 邵晖，舒嵘;光电隔离器6N137的特性和应用[J];电子技术;1996年02期
3 张士文;殳国华;张峰;;一种三极管共射放大电路的讨论[J];电气电子教学学报;2012年06期
4 孟志强;陈燕东;;基于ARM的新型移相PWM控制方法及应用[J];化工自动化及仪表;2006年04期
5 王新忠;王熙;王智敏;庄卫东;汪春;;黑龙江垦区精准农业三种GPS差分方式比较研究[J];黑龙江八一农垦大学学报;2006年01期
6 许焰;汪R
本文编号：2770252
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