基于GPS的农田坡面平整技术与试验

设计了一种基于GPS的农田土地坡面平整系统,该系统由自主差分GPS接收设备、车载式工控机、控制转换器、液压系统、铲运装备等几部分硬件组成,以Visual C++60为系统软件开发环境;系统可对农田进行动态地势测量及坡面平整作业．首先,将GPS接收设备安置在铲运设备上,利用拖拉机牵引铲运设备对农田进行动态蛇形测量,并通过相应的校正算法对测得的GPS数据进行误差校正;然后,根据校正后的数据,对农田进行三维地形成图及坡面建模,得到农田坡面期望高程;最后,将实时接收的农田实际高程与坡面期望高程进行比较,通过控制转换器输出液压控制信号驱动铲运设备进行挖填土方的平地作业．在田间试验条件下,根据农业工作者要求对纵向长度为180 m的地块进行1／1 000纵向坡降的平地试验,结果表明,平地后标准偏差值在5 cm左右,坡低的平均相对高程约为4062 m,坡顶的平均相对高程约为4078 m,坡面高差为16 cm,其理论坡面高差为18 cm,有效改善了农田坡面地形．     

机载式农田三维地形测量系统设计与试

设计了一种机载式农田三维地形测量系统.该系统主要由激光测量接收器、GPS接收机、控制器和液压系统等组成,除了可以进行地形测量外,系统还可以实现激光平地作业.其测量原理是利用测量接收器获取测量点的高程信息,利用GPS接收机获取测量点的平面位置信息,将两者在控制器中进行数据融合,从而得到测量点的三维地形信息.在田间试验条件下,对机载式农田三维地形测量系统进行了不同行进速度下的试验研究,并与采用定点测量方法获取的数据进行了比较.试验结果表明,该系统在低速行驶条件下与定点测量方法具有较好的一致性.     

1PJ-2500型激光精平机作业精度评价试验研究

基于田间试验数据,从高程标准差、测点高差分布和农田表面三维地形图等3个角度对1PJ-2500型激光精平机的平地作业精度进行分析评价。研究结果表明:在土地平整中,使用1PJ-2500型激光精平机可以获得高精度的土地平整效果,精平之后的平均田块高程标准差降低到1.54cm,田块表面96.77%的测点主要分布在ED<3 cm的区间内,农田表面平整度和测点高程分布均有大幅改善。     

基于GNSS的农田平整定位精度优化与试验

基于全球卫星导航系统（Global navigation satellite system, GNSS）农田平整作业中,GNSS定位数据不仅是地形测量和基准面设计的基础,而且在平地作业中实时影响农田平整的精度。针对当前GNSS定位数据误差分析较少,提出一种基于联合滤波算法的GNSS定位数据分析处理方法。分析平地作业过程中GNSS定位数据的误差源,结合多路径效应和随机噪声,提出因地形起伏引起的振动误差校正方法,利用卡尔曼、小波变换联合滤波算法,校正数据误差提高定位精度,农田定位对比试验分析表明,高程定位精度明显提高,平地工作中,GNSS定位实际高度波动范围缩小20%,能够更好的指导农田平整工作。     

农田土地机械化平整技术与装备

土地平整可有效改善农田表面微地形状况,提高农田灌溉效率,是现代农业节水增产技术措施之一。本文介绍了常规土地平整、激光控制土地平整和GPS控制土地平整等三种农田平地系统工作原理、适用范围和发展方向。     

基于空间聚类的农田土地平整区域规划方法研究

针对当前农田土地平整作业过程中,常会出现铲车过载或空载造成平地效率低下的问题,提出一种基于空间聚类的农田土地平整区域规划方法。首先,获取农田地势高程数据,通过克立格插值法遍历到空间各个位置;然后,通过改进后的K-均值聚类算法与密度聚类算法,对农田高程数据进行区域标记,去除区域中的离散点和误差点,初步完成区域划分;再结合农田平整时挖填土方量体积和农田面积适中等原则,对区域大小及形状进行修整,完成农田土地平整区域规划。田间试验分析表明,采用所提出的区域规划方法规划后,农田平整过程中铲车过载和空载现象明显减少,有效作业时间提高5%以上,工作效率提升显著;平整后各划分区域地势平整情况得到明显提高,平整度小于6 cm。     

基于GNSS的农田平地系统试验研究

土地平整对发展现代农业具有非常重要的意义。进行农田土地平整,可以有效改善农田表面状况,提高农田灌溉水的利用率,有利于控制杂草和虫害,提高化肥使用效率,减少环境污染,实现精细地面灌溉。为了解决使用传统方法进行土地平整地费工费时及作业质量差的问题,研发了新型GNSS平地系统,进行了平地作业试验研究,为基于GNSS的农田平地系统的研发提供经验与数据。     

基于GNSS农田平整全局路径规划方法与试验

针对全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)农田平整系统缺少作业指导且效率低等问题,提出了一种基于GNSS农田平整全局路径规划方法。分析农田实际平整条件,创建适用于土地平整的农田地形环境模型,生成农田地势信息图,研究整块农田地势高程分布特征,以平地作业中空载、满载的无效作业状态最少,转向操作与重复行走最少为条件,生成遍历整个农田的土地平整路径,并通过拉力传感器实时监测铲车载荷。仿真试验结果表明,相对于常规平整方法,所提方法空载、满载率显著减小,达到目标平整度时间节省50%以上。该方法可以规划有效路径,减少无效作业时间,平地效率提高30%以上。     

农田精准平整过程中三维地形实时测量方法研究

为提高农田平整作业过程中平后区域田面地形实时测量精度，本文提出一种农田精准平整过程中三维地形实时测量方法(Real-time 3D terrain measurement, Rt3DTM)。以安装有GNSS双天线和姿态传感器的支撑轮式旱地平地机为地形测量平台，利用卡尔曼滤波器融合GNSS与加速度提高定位精度，通过建立平地铲运动学模型获得支撑轮底点的车体坐标，结合平地铲位姿信息对支撑轮底点进行世界坐标解算，并利用最邻近插值法生成地形图。静态试验表明，Rt3DTM方法能准确解算支撑轮底点坐标，平面测量均方根误差小于10 mm,高程测量均方根误差不大于20 mm。水泥路面试验结果表明，在3组不同车速下测量同一段水泥路面三维地形，与真值的高差均方根误差均小于30 mm。田间试验结果表明，Rt3DTM测量的高程均方根误差为16.5 mm,平整度为16 mm,小于30 mm的高差分布列为95.8%,相比机载GNSS测量方法的均方根误差准确性提高29.5%,平整度准确性提高11.1%,高差分布列准确性提高9.5%。提出的Rt3DTM方法能实时准确地获取平整作业过程中平后区域的地形信息，为无人化农田平...     

基于通信的牡丹温室测控系统研究

基于通信技术实现了牡丹温室中3个重要参数(温度、湿度、光照)的测量与控制。该系统整体采用主从结构:上位机(PC机)系统和下位机(单片机)系统。在上位机系统中,用VB 6.0开发了冬季牡丹培育过程的专家系统,查询和修改方便;下位机系统包括单片机、传感器和控制执行机构。该系统已在菏泽调试成功,较大幅度地提高了牡丹培育的质量,增加了经济效益,具有较高的实用性和推广价值。     

插秧机作业面积测量远程监测系统软件设计——基于VisualBasic.NET 2010

为实现对插秧机作业区域自动识别和作业面积的自动测量,实时掌握跨区作业插秧机远程作业面积参量值,以VisualStudio平台上的VisualBasic.NET2010为开发环境,开发了一套高速插秧机跨区作业面积远程测量监测系统软件。该软件功能主要包括GPS定位轨迹及作业区域的识别、面积测量、数据通讯、数据显示和数据存贮。系统采用VisualBasic.NET2010语言进行开发,将远程跨区作业的插秧机面积测量监测数据经由GPRS网络进行无线传输到上位机,并采用SOCKET组件和ADO.NET技术实现系统数据通信,完成PC机与下位机之间数据的传输,对测量结果进行显示存储,同时通过系统误差分析完成系统的可行性判断。     

基于SHT75的温湿度监测网络设计

目标环境中要实现温湿度的精确控制必须进行多点测量.为此,采用多个数字温度传感器SHT75来设计温湿度检测系统,以达到简化软硬件系统提高精度的目的. 系统以RS-485为信号传输媒介,以at89c51作为下位机的处理器,给出了总控系统与下位机的互联形式和上位机端Modbus协议的实现方法.此系统具有可靠性较好、测量精度较高、使用方便等特点.     

温室环境计算机控制系统设计

分析了温室系统的温度特性，指出温室的加热过程是一个惯性较大、滞后时间较长的复杂过程，还介绍了用于温室控制的计算机系统。系统以单片机为下位机，以PC机为上位机。下位机主要完成温室内温湿度的测量、数据处理、输出控制以及与上位机进行通信等任务；上位机主要完成设定下位机的控制参数、监测温室内的状态以及保存下位机传送过来的实时数据等任务。     

基于AVR单片机的发动机转速采集系统的开发

自主开发了一套简单方便的发动机转速采集系统,该系统以AVR单片机为核心,应用ATmega32L单片机进行开发,通过转速传感器输出转速信号,由发动机转速采集系统下位机进行捕捉,并保存在单片机内部,待连续采集900个转速数据点后,通过串行通讯接口将采集到的转速数据回传给上位机,并保存在Excel文件内;同时,发动机转速采集系统上位机可对下位机的数据采集时刻进行控制。下位机软件程序采用C语言进行编写,上位机采用Visual Basic 6.0软件进行开发。结果表明:自主开发的发动机转速采集系统能够实时地采集发动机的转速信号,对发动机的台架试验起到良好的辅助测试作用。     

土地平整度传感测定评价系统的设计与实现

为了提高土地整理工作中三维地形信息测量的精度与效率,实现全程自动化采集数据,设计了一套土地平整度传感测定评价系统。该系统主要由单片机、步进电机、激光测距仪和二维机械平台组成。利用单片机控制步进电机,驱动滑块沿二维机械平台运动,获得测量点平面位置信息;利用激光测距仪获取测量点的高程信息,进而得到测量点的三维地形信息。用田块内所有测点相对高程的标准偏差值和田块内所有测点的相对高程与期望高程的绝对差值来评价土地的平整状况。在田间试验条件下,对该系统与定点人工测量方法获取的数据进行了比较,结果表明,系统工作稳定,其测量误差不大于5mm,可准确快捷地对农田平整度进行量化评价。     

轮式拖拉机实时滑移率监测系统研究

为了获取轮式拖拉机行进过程中的实时滑移率,设计了基于LabVIEW和单片机的轮式拖拉机实时滑移率监测系统。系统以LabVIEW和单片机为数据处理核心,包括霍尔传感器模块、单片机测速模块、LCD1602A液晶显示模块、下位机和上位机通信模块、LabVIEW上位机处理数据显示实时滑移率模块。下位机系统主要负责采集拖拉机驱动轮速度和机身速度数据,上位机系统主要负责计算实时滑移率,同时系统将拖拉机工作过程中的驱动轮速度、机身速度及实时滑移率数据在上位机显示并储存到数据库中。不同路面工况下的试验结果表明:监测系统上位机与下位机运行稳定性可靠,测速误差率平均值为1. 61%,能够满足轮式拖拉机行驶时的实时性要求。该研究可为轮式拖拉机农耕作业陷车安全预警系统设计提供参考。     

喷播机自动导航控制系统设计及其性能仿真

以嵌入式触摸屏为开发平台,编写了GPS、电子罗盘和超声波传感器Lab VIEW数据采集程序;根据传感器采集的数据,用阶跃信号模拟上位机给喷播机的信号,喷播机以14.4、10.8、7.2、3.6km/h的速度分别在MatLab环境下对该自动导航控制系统进行了模拟测试。经过多次仿真,校正PID参数,结果显示:喷播机运行速度在7.2~10.8km/h,喷播机跟踪上位机信号时间为3~4s。其中,检测信号时间为1~2s,速度最大偏差量在0.36~0.9 7 km/h之间,符合针对草原地形下喷播机作业的要求。     

拖拉机自动转向系统设计研究

在对自动转向系统研究方案进行详细论证的基础上,提出步进电机输出轴固定有摩擦装置,驱动拖拉机转向盘转向控制系统。该转向系统由上位机(笔记本电脑)、下位机(转向控制器)、步进电机、步进电机驱动器、角位移传感器、摩擦轮等装置组成。系统工作时,上位机调出预存的期望路径与定位传感器接收的当前位置信号进行比较,得到期望路径相对于当前位置的偏差信号,将偏差信号发送到下位机(转向控制器),通过控制算法计算得到步进电机转向和转速的控制信号从而执行转向,缩小偏差。     

JGP-2500型激光平地机作业效果试验与分析

平整土地是提高农田灌溉效率,节约水资源的一项重要措施.为此,概述了激光控制平地技术的工作原理以及主要工作部件构成.JGP-2500型激光平地机作业效果的测试表明,该机实现了常规土地平整方法所无法达到的土地平整精度和作业效率,平地的标准偏差值达到了1.1～2.0cm,相对改善度为52.5%～79%,土地平整总体状况和分布情况改善显著.     

基于GNSS的平地控制系统优化设计与试验

农田土地平整技术能够提高农田灌溉质量和改善土壤矿物质均匀度,以达到节水增产的目的,随着全球导航卫星系统(GNSS)的建立与完善,基于GNSS的农田土地精细平整技术得到广泛应用.针对当前使用GNSS定位数据进行高程闭环控制,容易产生平地铲超调问题,设计了一种基于GNSS的土地精平机电控制系统,提出一种可控制时长的滞环控制...