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本文關(guān)鍵詞:ZRNJ-ZDJS自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)平臺(tái)北斗導(dǎo)航與自動(dòng)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(dòng)導(dǎo)航駕駛已成為現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的一個(gè)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(xiàng)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(hào),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(dòng)直線導(dǎo)航。技術(shù)特點(diǎn)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(duì)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(jì)算統(tǒng)計(jì)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(dòng)駕駛系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的衛(wèi)星定位,實(shí)時(shí)向向控制器發(fā)射的定位信息。方向傳感器實(shí)時(shí)向控制器發(fā)送車輪的運(yùn)動(dòng)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(dòng)情況,實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)工作,基站的覆蓋半徑可達(dá)50KM,可以覆蓋全場地號(hào)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(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行起壟、播種、灑藥、整地等作業(yè)時(shí),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(shí)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(shí)間,可以實(shí)現(xiàn)夜間播種作業(yè)大大提高了機(jī)車的出勤率和時(shí)間利用率。同時(shí)這套系統(tǒng)可以減輕駕駛操作人員的勞動(dòng)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(shí)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(yàn),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(shí)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(shí)該系統(tǒng)還具有作業(yè)狀況實(shí)時(shí)記錄、作業(yè)面積計(jì)算統(tǒng)計(jì)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(shí)時(shí)掌握機(jī)車的田間作業(yè)情況,包括機(jī)車的作業(yè)地號(hào)、作業(yè)速度等信息,并將實(shí)時(shí)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(shí)根據(jù)機(jī)車田間作業(yè)情況,科學(xué)合理的對(duì)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(diǎn)事項(xiàng)
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(hào)實(shí)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(hào)利用自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行相同作業(yè)時(shí),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(dòng)駕駛時(shí),需加速時(shí),較好先適當(dāng)少減點(diǎn)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(shí),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(dòng)駕駛進(jìn)行懸掛農(nóng)具作業(yè)時(shí),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(dòng)駕駛進(jìn)行拖掛作業(yè)時(shí),較好人工駕駛上線后,再用自動(dòng)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(dòng)駕駛作業(yè)時(shí),堅(jiān)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)
項(xiàng)目 |
單位 |
設(shè)計(jì)值 |
型號(hào) |
/ |
北斗高精度農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng) |
轉(zhuǎn)向控制型式 |
/ |
液壓電磁閥控制 |
車載計(jì)算機(jī)處理器型號(hào) |
/ |
i.MX6 |
車載計(jì)算機(jī)內(nèi)存 |
GB |
1 |
車載計(jì)算機(jī)硬盤 |
GB |
8 |
車載計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及軟件版本 |
/ |
安卓4.5 |
車載計(jì)算機(jī)顯示分辨率 |
/ |
800×480(7英寸) |
車載計(jì)算機(jī)接口信息 |
/ |
30pin汽車接口 |
車載計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸入輸出協(xié)議 |
/ |
通用串口協(xié)議;CAN總線協(xié)議;100M以太網(wǎng) |
衛(wèi)星接收機(jī)類型及頻點(diǎn) |
/ |
多星多頻GPS:L1 C/A、L2E、L2C、L5GLONASS:L1 C/A、L1 P、L2C/A、L2 P,SBAS:L1 C/A、L5,Galileo:L1 BOC、E5A、E5B、E5AltBOC2,QZSS:L1 C/A、L1 SAIF、L2C、L5,BDS:B1、B2/B1、B3 |
衛(wèi)星接收機(jī)主板固件版本 |
/ |
1.4-10707 |
衛(wèi)星接收機(jī)通道數(shù) |
/ |
220 |
衛(wèi)星接收機(jī)接口種類 |
/ |
48pin汽車接口 |
衛(wèi)星接收機(jī)差分類型 |
/ |
CMR、RTCM2.0、RTCM 3.0、RTCM 3.2等 |
衛(wèi)星接收機(jī)數(shù)據(jù)更新率 |
Hz |
≤50 |
衛(wèi)星接收機(jī)接收天線型式 |
/ |
集成天線 |
轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)角度傳感器型號(hào)規(guī)格 |
/ |
WAS-3106 |
液壓閥型號(hào)規(guī)格 |
/ |
HT800946 |
轉(zhuǎn)向控制器主板固件版本 |
/ |
V1.6.0 |
移動(dòng)機(jī)站信號(hào)覆蓋范圍 |
km |
≥5 |
固定基站信號(hào)覆蓋范圍 |
km |
≥15 |
基站無線電發(fā)射設(shè)備頻率 |
MHz |
223~235 |
移動(dòng)基站無線電發(fā)射設(shè)備功率 |
W |
5 |
固定基站無線電發(fā)射設(shè)備功率 |
W |
25 |
集成部分組成 |
/ |
衛(wèi)星天線、衛(wèi)星接收機(jī)、控制器集成 |
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(jí)工業(yè)終端,防水防塵防震動(dòng)
· 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(dòng)控制車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中最核心設(shè)備
· 內(nèi)置3D陀螺儀和加速計(jì),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(jì)堅(jiān)固耐用
· 感知車身姿態(tài),進(jìn)入自動(dòng)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(shí)時(shí)輸出高精度的RTK差分?jǐn)?shù)據(jù)
· 提高自動(dòng)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(hào)能力強(qiáng)
· 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)堅(jiān)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(shí)沖擊和振動(dòng)小,噪聲小
· 根據(jù)控制單元發(fā)送的指令,實(shí)時(shí)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(shí)際車輪轉(zhuǎn)向角度相符