智能农机控制系统的方案设计与验证平台开发

发布时间：2020-10-20 13:06

　　 智慧农业是指农业生产方式的技术升级。随着科技力量的发展,现代农业中加入了许多新技术用于解决传统农业中的问题。农机装备智能化既是智慧农业的组成内容,也是实现智慧农业的基础保障。智能农机是农机装备智能化的典型代表。智能农机是结合了卫星定位、图像采集、计算机辅助等技术的先进装备。“神农Ⅰ号”是由我国自主研发的一颗可服务于智能农机的处理器芯片。本论文以“神农Ⅰ号”芯片为核心,建立了一个可面向智能农业应用的农机终端的前期验证系统。该系统完成了“神农Ⅰ号”芯片和多种信息化设备的板级集成,可作为智能农机的控制中心。针对智能农机的自动驾驶、智能组网等要求,本论文将系统功能划分为4个部分,分别是:定位导航、信息采集、人机交互和数据通信。本论文从农机的实际应用出发,结合现有农机控制平台的技术情况,提出了一个智能农机控制系统的设计方案。方案采用GPS(Global Positioning System全球定位系统)和BDS(BeiDou Navigation Satellite System北斗卫星导航系统)结合的卫星定位方式,使用惯性器件获取系统的姿态信息,使用机器视觉设备和多种传感器采集环境数据,通过4G/WiFi/蓝牙等通信手段完成数据传递。论文研究过程中,针对“神农I号”芯片这类以通信为主的无显示单元的处理器,设计实现了基于以太网和基于USB的两种图形显示方案,为处理器显示功能的扩展提供了参考;此外论文还提出了一种创新的解算方法,可以有效提高姿态解算的抗干扰性。论文的意义主要有两点,一是通过硬件的开发,验证了设计方案的有效性;二是硬件系统可以在“神农Ⅰ号”芯片设计环节提供一个芯片级设计的验证平台。测试表明,本文提出的设计方案满足了系统的功能需求;通过该平台发现了“神农Ⅰ号”芯片的一些设计问题,并给出了反馈,起到了芯片验证的作用。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S220.2
【部分图文】：

第２章方案设计第２章方案设计??根据系统的功能需求和性能需求，木章提出了智能农机控制系统的设计方于我们的项目来说，主要是从硬件层面上实现系统的需求，所以本章是从硬计的层面展开。??硬件设计上，“神农Ｉ号”芯片（ＤＸ－Ｂ７００）作为主处理器，连接系统内的模块，它们共同组合成一个电路系统。??■?■?—?＾?Ｗ?Ｗ??

通过ＵＳＩＭ接口连接ＳＩＭ卡。??８）?ＷｉＦｉ／蓝牙??方案采用集成ＷｉＦｉ和蓝牙通信功能的组合模块。组合模块一般配各ＵＳＢ或??者ＳＤＩＯ接口，方案采用ＵＳＢ接口连接到主处理器。??９）无线遥控??方案使用指定的ＤＸ－Ｖ１０１无线通信芯片完成远程通信和控制。??下面，将针对各个功能模块阐述其详细的设计方案。??２．１主处理器??方案采用的“神农Ｉ号”芯片（ＤＸ－Ｂ７００）是一款面向商用的ＬＴＥ－Ａ小基站??基带芯片，它包含ＬＴＥ－Ａ协议栈处理功能与物理层功能，支持载波聚合、双流??传输、２５６ＱＡＭ、ＺＵＣ加密等，能够达到下行３００Ｍｂｐｓ、上行１００Ｍｂｐｓ的通信??速率，采用多核Ｐｏｗｅｒ处理器、ＡＲＭ处理器、多核矢量ＤＳＰ及若干硬件加速器。??

图４卫星定位示意图??三维坐标系中，计算接收机的三个坐标参数至少需要三个方程，所到３个卫星的信号。接收机和卫星之间的距离是通过测量卫星信号的１１１］。在传播时间的计算上，卫星时钟和接收机时钟并不完全一差，导致计算出的距离并不准确，只通过３个方程无法完成位置的定位一般需要４个以上卫星的数据，来确定钟差等参数，最终完求解。??传播时间的计算，是基于卫星发送的ＰＲＮ码（ＰｓｅｕｄｏＲａｎｄｏｍＮｏｉ码）。ＰＲＮ码按照一定规则生成，确定生成规则下的ＰＲＮ码在时定的，且ＰＲＮ码的周期很长。不同卫星的ＰＲＮ码序列不同，这的卫星。接收机在捕获到卫星的信号后，根据相同的规则产生ＰＲＮ对比卫星ＰＲＮ码序列和本地ＰＲＮ码序列，确定卫星信号的延迟时间就是卫星信号传播是时间。??
【参考文献】

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本文编号：2848718