基于GPS/SINS组合的农业导航定位系统设计与研究

设计了一种基于全球定位系统GPS和捷联惯性导航系统SINS组合的农业车辆导航定位系统,介绍了该系统的传感器组合及功用,阐述了系统的硬件结构和工作过程。考虑到农用车辆在运动过程中接收到的GPS数据存在较大的定位误差,提出了GPS和SINS联合导航算法,利用SINS提供的姿态信息修正GPS定位数据,提高系统定位的精度。为了准确测量姿态信息,对多传感器集成模块ADIS16355的信息融合处理,确定了基于卡尔曼滤波的融合算法用于测量姿态角。在构建实验平台的基础上进行了试验,结果表明:通过多传感器融合算法可准确测量姿态角,GPS定位误差有效减少,可更真实反映农用车辆的运动状态。     

基于Kalman滤波农用车辆导航定位方法

因RTD-GPS定位精度不能满足农田导航作业的需要,研究了一种提高农用车辆自动导航定位精度的方法.建立天线补偿模型,对GPS天线晃动引起的误差进行了补偿;建立基于Kalman滤波模型,融合多传感器信息;使用自主开发的基于VRS的GPS接收机,作为RTD-GPS.将RTD-GPS、电子罗盘以及速度传感器获得信息进行Kalman滤波,其结果和高精度GPS数据进行了比较.实验证明,直线跟踪中,平均偏差由1.6019m减小到0.597m;曲线跟踪中,平均偏差由1.2085m减小到0.4861m.     

农用飞机防治病虫害作业导航系统设计与地面模拟测试

基于GPS技术和嵌入式系统技术,设计了可实现自动规划边界、自动规划航道、计算农田面积、实时显示飞行轨迹和语音提示的农用飞机作业导航系统。阐明了系统硬件平台结构和QT交叉编译过程,研究了系统各项功能的实现算法。运用最小二乘法实时预测了高速运行环境下的定位数据,有效减小了高速运动产生的GPS定位延迟。在选定地块手持导航系统进行功能模拟,实现了作业导航系统的设计功能。     

轮式谷物联合收获机视觉导航系统设计与试验

为提高联合收获机收获质量与效率,构建了轮式谷物联合收获机视觉导航控制系统,结合OpenCV设计了谷物收获边界直线检测算法识别水稻田间已收获区域与未收获区域边界,经预处理、二次边缘分割和直线检测等得到联合收获机视觉导航作业前视目标路径,并根据前视路径相对位置信息进行田间动态标定获得联合收获机满幅收获作业状态;提出了一种基于前视点的直线路径跟踪控制方法,通过预纠偏控制实现维持满割幅的同时防止作物漏割,以相对位置偏差值和实时转向后轮转角作为视觉导航控制器的输入,并根据纠偏策略对应输出转向轮控制电压大小。稻田试验结果表明,该导航系统实现了轮式联合收获机田间相对位置姿态的可靠采集及目标直线路径跟踪控制的稳定执行,在田间照度符合人眼正常工作的情况下,收获边界识别算法检测准确率不低于96.28%,单帧检测时间50 ms以内;以不产生漏割为前提的视觉导航平均割幅率为94.16%,随作业行数增多,割幅一致性呈提高趋势。本研究可为联合收获机自动导航满割幅作业提供技术支撑。     

农用飞机防治病虫害作业导航系统设计与地面模拟测试

基于GPS技术和嵌入式系统技术,设计了可实现自动规划边界、自动规划航道、计算农田面积、实时显示飞行轨迹和语音提示的农用飞机作业导航系统.阐明了系统硬件平台结构和QT交叉编译过程,研究了系统各项功能的实现算法.运用最小二乘法实时预测了高速运行环境下的定位数据,有效减小了高速运动产生的GPS定位延迟.在选定地块手持导航系统进行功能模拟,实现了作业导航系统的设计功能.     

水稻联合收获机辅助导航系统关键技术探讨

水稻是我国重要的粮食作物，水稻联合收获机是提高水稻机械化收获的重要装备，工作参数与工作效率直接影响水稻收获质量。在水稻收获过程中根据水稻生长状态，对水稻联合收获机的动态参数，如机器前进速度、割台高度等工作部件参数进行及时调整，提高水稻联合收获机作业效率，实现收获路径优化。针对以上问题，设计一种水稻联合收获机辅助导航系统，并对其关键技术进行研究，如导航技术、信息采集技术与控制技术等，并进行田间验证。研究结果以期为提高水稻联合收获机工作效率，降低驾驶员劳动强度提供一种新的解决途径与方法，对于全面提高农业生产效率具有重要意义。     

基于GSM嵌入式物流监控的农业自主导航车辆设计

为提高农用车辆视觉导航系统对不同环境的适应性,基于GSM无线通信和嵌入式系统,提出了一种新的农业运输车辆自主导航的物流监控系统设计方法,并研究了其对路径的识别能力。该系统对环境的适应能力较强,可以快速、准确地提取导航路径的特征,并具有物流跟踪监控功能,可以实现农用运输车辆在特定的田垄里进行自主换向,提高了车辆的自主导航能力。利用GSM无线通信导航技术对驾驶员实际输出转角进行追踪测试,结果表明:驾驶员的目标曲线和转角无线控制实测曲线比较吻合,从而验证了基于GSM通信的嵌入式物流系统在农业运输车上实现自主导航的可行性和可靠性。     

一种电驱动玉米收获机控制系统设计

农用收获机在现今的农业生产中发挥着日益重要的作用,文章结合玉米联合收获机的特点,以玉米收获机电驱动方案和控制系统的设计为研究目标,针对玉米收获机的结构特点和控制方案进行研究分析,设计一种依靠电驱动的玉米收获机控制系统。     

基于组合导航的整平机定位系统的设计与试验

无人驾驶是农用机械车辆未来的发展趋势。为此,选择GPS/INS组合导航的定位方式对整平机进行速度控制和精确定位。首先,利用卡尔曼滤波算法将惯性导航中的高精度惯性传感器与磁力计进行数据融合,由解算出的航向角可得到整平机的偏航信息;然后,利用扩展卡尔曼滤波算法将惯性导航与GPS输出的导航参数进行融合。实验表明:组合导航输出的导航参数能够精确跟踪整平机实际的位置和速度信息,输出的姿态角精度满足实际要求。     

联合收获机导航数据采集系统设计

基于联合收获机导航数据的多样性,设计了一种双串口结合CAN总线的分布式控制网络,采用多线程编程技术解决实时性和多任务的处理要求,设计了软件平台工作流程,制定了有效可靠的CAN总线通信协议。系统主要采集车辆的GPS定位信息、车辆姿态信息、车辆行驶速度以及前轮的转角。试验表明,系统工作正常,通信可靠,能够实现导航数据的实时采集。     

农业自动行走车引导系统研究现状和发展趋势

精确农业概念的提出使农业自动行走车的研究得到重视。为此综述了农用自动行走车的引导系统的实现方法和特点，指出其发展趋势是机器视觉，GPS等多传感器融合技术的应用。     

车辆油耗信息提取与远程监控系统研发

为提高车辆的能源消耗统计水平,提出并设计了车辆油耗本地提取与远程监控系统。该系统以带CAN总线的车辆为基础,整合GPS、GPRS以及SD卡模块,可通过CAN总线采集并存储车辆的油耗信息,并通过GPRS无线传输网络传至监控中心。该系统可使管理人员远程了解车辆的油耗信息,并做出相应的经营管理对策,提高车辆的燃油经济性。     

久保田插秧机的GPS导航控制系统设计

将计算机技术、传感器技术、GPS技术和数据通讯技术等集成和融合,在久保田插秧机上开发了基于DGPS和电子罗盘的导航控制系统.论述了导航控制系统的结构和工作原理,提出了一种利用航向跟踪实现路径跟踪的控制方法.仿真和试验结果表明,该控制方法简单有效,导航控制系统可以控制插秧机按预定的路线行走.速度为0.75 m/s,直线路径跟踪时,平均误差0.04 m,最大误差0.13 m;速度为0.33 m/s,圆曲线路径跟踪时,平均误差0.04 m,最大误差0.087 m.     

智能履带长行程水肥一体喷洒机设计

在信息化技术的支持之下，农业生产发生了巨大的变化，凭借着信息技术，农业生产逐渐实现集约化、高效化、智能化的发展。基于这种背景，设计了一种智能履带车驱动的长行程水肥一体喷洒装置，包含智能电机、梅花联轴器、支撑板、喷头、速度传感器等部件同时设计了高效控制系统，整个系统包括主页系统界面、监测系统界面、数据显示界面、实时参数界面等部分，并实时监测GPS、肥料EC值、PH值等信息，实时监控周围环境变化，同时将实时数据输送到控制终端，达到远程控制的目的，通过控制系统，不断根据环境调整肥料配比及喷洒速度，使整个作物的生长一机化，智能化。     

基于GPS和GPRS的混合农业植保无人机高精度定位系统设计与应用

在信息时代中，高精度定位技术发展越来越快，应用范围也越来越广，已经被应用到社会各个行业，并且逐渐深入到人们日常生活，如车辆、船舶的导航定位等，技术发展也较为成熟。随着移动通信网络的不断发展，GPS和GPRS网络也能够提供位置服务。基于此，从农业入手，设计研究基于GPS和GPRS的混合农业植保无人机高精度定位系统。      

便携式车辆行驶称重系统设计

设计了基于应变式称重传感器的车辆行驶称重系统,包括应变式称重传感器的结构特点、动态特性、信号采集放大与模/数转换的硬件结构,以及基于采样平均法的信号处理精度和传感器间距的设计表达式。该称重系统在公路车辆限速行驶状态下,能测出行驶车辆的静态质量、行驶速度以及轴距等车辆静态参数。     

车载智能土壤采样系统设计与试验

针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题,设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上,系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析,确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心,土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集,并按地理位置信息分类收集,通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明,安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠,能够对农耕层0~200mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样,效率高、精度高、全程自动化,能够按照位置信息进行分类管理,较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。     

汽车稳定性控制系统侧偏角道路试验测试系统

汽车侧偏角是汽车动力学稳定性控制系统实现对汽车稳定性预估的主要依据,设计了"1+2"GPS侧偏角测试方案,即1个基准站和2个移动站,并搭建了道路试验系统.阐述了传感器选型、系统配置和侧偏角计算方法,进行了系统的实车道路试验,并基于光学侧偏角传感器同时测量的数据验证了GPS方案的可行性.汽车侧偏角道路试验系统能够实现高频率的精确定位、测速和侧偏角测量,兼顾车身和车轮位置姿态测量,现场安装快捷方便,可为稳定性控制系统开发中的侧偏角算法和控制逻辑验证提供试验依据.     

基于传感器的变量施肥机定位方法

简述了一种应用传感器代替GPS的变量施肥机定位方法。控制器读取传感器的脉冲信号,计算施肥机的行走距离,由自动网格识别算法实现施肥机自动网格识别。本文给出了传感器测距累积误差校正方法以提高定位精度。对于垄长为40m的网格,要使定位误差小于6%,累积误差应小于2.4m。实验结果表明,经过校正,拖拉机行走距离为250 m的时候,光电编码器和接近开关传感器测距累积误差分别为2.32 m和2.34 m(定位误差小于6%)。如果在此定位误差条件下,增加操作单元垄长方向划分的距离,可满足更长地块作业的定位要求。     

谷物联合收获机智能测产系统设计和应用

对谷物联合收获机智能测产系统基本组成、主要工作过程、主要传感器进行了分析；利用单位时间小区谷物产量计算模型和专用产量图生成软件绘制了一块小麦产量数据点图、栅格图和等值线图。