基于大数据技术的播种机无线自动导航定位系统研究

为了提高播种机的定位导航效率及导航自动化水平,将大数据处理技术和无线传感网络技术引入到了导航系统的设计上,并通过定位算法对位置信息进行估计,实现了播种机的自动定位导航。模拟农田作业的环境,在700m×1000m的网格区域范围内布置了传感器节点,并利用仿真计算的方式对导航的精度进行了测试。测试结果表明:采用三边测量法,结合PID控制器可以有效提高定位精度,可对自动导航系统的设计提供较有价值的借鉴。     

基于光学导航的采摘机器人系统设计及定位方法研究

为了提高采摘机器人的定位导航精度,将光学导航方法引入到了采摘机器人控制系统的设计上,通过激光扫描和机器视觉相结合的方法,提高了采摘机器人的作业质量和作业效率。在进行定位时,首先由激光扫描方法对采摘机器人进行定位,得到全局坐标中的位置,然后利用机器视觉系统得到采摘机器人和待采摘目标果实的距离,对果实精确定位后进行采摘。采摘测试结果表明:采用光学导航系统可以准确完成果实目标的定位,可有效提高采摘机器人的采摘精度和采摘效率。     

现代播种机调度系统设计——基于GIS旅游资源开发与规划

为了提高播种机的作业效率,实现多播种机的协同作业,基于GPS全球卫星定位技术和GIS地理信息系统,提出了一种基于GIS旅游资源开发规划的现代播种机调度系统,并对系统的性能进行了验证。利用GIS农田地理信息数据规划图,借助面向数据分析和路径的旅游资源规划方法,设计了GIS的播种机调度系统。为了验证系统的可行性,利用多播种机编队控制测试对系统的性能进行了验证,并对多播种机协同作业的路径规划进行了测试。结果表明:利用该调度系统可以成功地实现协同路径规划。同时,对作业效率进行了测试,结果表明:利用该系统可以有效地缩短等待时间和转弯路径,实现多播种机并行作业,从而大大提高了播种作业的效率。     

基于DSP和计算机辅助的播种机导航视觉技术研究

为提高播种机导航视觉系统的效率及准确性,在导航控制系统的设计过程中引入了DSP和计算机辅助方法,通过计算机辅助图像处理和数据计算,有效提高了导航系统的效率。在播种机自主导航系统的设计中,采用了DSP和计算机辅助联合的方法,并以图像的处理为例,对系统设计的可行性进行了测试。结果表明:在高分辨率图像处理的条件下,基于DSP和计算机辅助的导航系统可以顺利完成图像的处理,保证了导航系统图像识别和路径规划的效率及准确性。     

基于FPGA的播种机自主导航控制系统设计

为了提高播种机自主导航控制系统的精度和导航机器视觉系统图像的处理速度,实现实时导航功能,降低数据接收和参数解算的时间延迟,将FPGA引入到了导航系统的设计上,有效提高了播种机的导航精度和效率。以播种机导航中心线的追踪为例,通过追踪误差的仿真模拟,验证了FPGA在导航系统中使用的可行性。模拟仿真结果表明:采用FPGA反馈系统可以明显提高导航系统导航中心线追踪的准确性,从而提高导航系统的精度。     

基于通信协同机制的精量播种机作业优化

以精量播种机协同作业过程为研究对象,利用多节点中继技术,建立播种机之间的协同通信系统,有效提高多台精量播种机之间的通信能力.采用无线传感技术,建立多播种机作业协同控制系统,实现多播种机作业过程的实时定位导航.试验结果表明:建立的精量播种机作业协同通信控制系统,可实现播种作业过程的高效率定位,定位过程所需时间较短,定位精...     

宝泉岭农场玉米精量播种探讨

通过4年的使用证明,进口玉米精量播种机播种作业完全可以满足农业生产要求。实现施肥准确、播种深浅一致和种子分布均匀,种植户节本增效效果明显。与GPS自动导航系统配套使用,可提高田间作业质量和作业效率,机械户通过作业费收入3年可收回播种机投资,实现机械户和种植户双赢,是一项实现玉米高产的值得推广应用的实用新技术。本文综述了国产播种机在播种作业中存在的问题以及进口玉米精量播种机作业特点。     

播种机自动控制系统的设计——基于模糊自动控制和反馈调节

播种机是农业生产过程中最常用作业机械之一,目前大部分采用了机械式或者液压式控制系统,其控制效率和控制准确性较低。为了提高播种机自动化作业的控制效率和准确性,将模糊自动控制和PID反馈调节系统引入到了播种机的控制系统中,实现了播种机速度和转向的自动反馈调节功能,并初步进行了播种机无人化作业的试验测试。结果表明:采用模糊自动控制和PID反馈调节系统可以有效地提高播种机转向和速度控制的响应速度,控制精度较高,为播种机无人化作业的研究提供了重要参考。     

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。     

多播种机作业系统设计——基于无线网络节点协同通信与聚合算法

在多播种机协同自动化作业过程中,由于农田环境的复杂性,其协同通信过程往往会受到干扰,且多播机间的通信效率较低,从而降低了播种机的作业速度和质量。随着节点中继技术的发展,利用协同中继,可以使单天线系统具有多天线的优点,形成一个协同通信系统,从而有效地提高了多终端设备的协同通信功能。为此,将无线传感网络协同通信系统引入到了多播种机协同作业控制系统中,并采用聚类算法对中继节点进行了优化,最后对系统的可行性进行了验证。由4台播种机同时作业时的实时定位测试发现,系统的定位效率较高,定位所需时间较短,且4台播种机在x和y向的定位精度都较高,从而验证了该方案的可行性。     

基于人工势力场和遗传算法的播种机路径规划设计

为了提高播种机对复杂地块的自适应能力,提升播种机的播种精度和播种效率,提出了适合精播机的基于子区域的折返全区域覆盖路径规划方法,并对播种机的排肥器和排种器进行了改进,以适应自动路径规划的需要。为了优化基于子区域的路径搜索方法,使用人工势场和遗传算法对寻优方法进行了优化,提高了算法的效率。为了测试该方法的有效性和可靠性,将路径规划系统安装到了播种机械上,通过对播种的测试发现,该方法实现了复杂地块播种的全区域覆盖,并且可以有效地躲避障碍物。对3种不同的算法进行对比测试发现:基于遗传算法的子区域路径规划模型的寻优效果最佳,其覆盖面积大,转弯次数少,用时少,最短时间为11.25 min,仅为其他算法时间的1/2,路径划分效率较高,满足智能化精密播种机的需求,可以在精密播种机的路径规划系统中使用。     

基于DSP技术和目标模拟器的自主导航播种机设计

为了降低播种机重复作业和漏播作业的概率,提高作业的速度,降低成本,减轻驾驶员的工作量,基于DSP技术和目标模拟器地图生成技术,设计了一种新型的自主导航播种机。该播种机可以采集GPS位置点,得到目标模拟器的电子地图,然后根据目标模拟器的形状确定播种机的行驶路线,并按照确定好的规划路线对播种机的行进路径进行跟踪,对得到的采集数据进行保存。利用DSP处理技术,实现了播种机实时运动的显示功能,经过数据处理得到点状图,生成了目标模拟器的电子地图。试验证明:播种机的DSP实时编码效率、重播率及路径规划准确率等各项指标都符合自动化播种机的设计要求,为现代化播种机的设计提供了较有价值的参考。     

播种机远程作业监控系统设计——基于光纤传输及以太网通讯技术

随着农业自动化技术的不断发展,无人驾驶播种机被逐渐应用到农业生产中,由于其远程监测和控制技术还不成熟,还无法达到无人化作业的水平。为此,将光纤传输和以太网通信技术引入到了无人驾驶播种机监控系统的设计中,并以AT89S52单片机为控制核心,以太网模块作为接口,采用光纤作为传输媒介,利用摄像头和传感器采集现场速度数据及播种机的运行情况,实现了基于以太网的远程无人驾驶播种机的监测与控制。为了验证方案的可行性,对监控系统的性能和播种机的总体性能进行了测试,结果表明:光纤以太网的丢包率较低,播种机的漏播率和重播率都较低,可以满足自动化作业的需求。     

基于传感和信息采集的自主导航免耕播种机设计

为了提高免耕播种机的自动化程度,设计了一款新的具有自主导航和路径规划功能的免耕播种机。该播种机能够很好地估算出入射信号的个数和方向,克服了传统定位精度低的缺点,可以有效解决密集信号环境中多个辐射源的高分辨率、高精度测向定位问题。为了验证免耕播种机的性能,对使用DOA估计信号后的播种机进行了性能测试。测试发现:其播种误差要明显小于单纯使用最小二乘法和双曲线测量法,播种合格率最高达到了98.7%,变异系数最低为1.35%,播种的精确性和稳定性较高。通过对比传统播种机和本文设计播种机的播种时间,本文设计的播种机播种时间有所缩短,播种效率有了大幅度的提高,免耕播种性能好,可以在自动化播种作业中进行推广。     

基于信息化时代的农业收割机定位系统设计与试验

为了提高收割机的定位导航效率和精度,实现自主定位,基于信息化时代将云技术和无线通信技术引入到了导航系统的设计上,通过导航视觉系统图像的高速处理、无线传感节点通信、路径规划和追踪,实现了收割机的自主定位和导航。对不同作业块的导航定位精度和路径追踪的精度进行了测试,结果表明:采用自主定位系统可以成功地对作业区域的路径进行规划,并实现高精度的路径追踪,对于提高农机的智能化水平的研究具有重要的意义。     

油菜无人播种作业两退三切鱼尾自动调头方法

为减小油菜无人播种作业系统调头产生的未作业区域面积,提高作业行切换对行精度,提出一种两退三切鱼尾调头自动控制方法。基于CaseTM1404型拖拉机、北斗RTK和2BFQ-8型油菜精量直播机构建了一套油菜无人播种作业系统。根据该系统参数,定量分析了3种鱼尾调头模型的路径几何关系,以田头未作业区域面积最少和对行精度最优为目标生成鱼尾调头路径,基于几何模型和运动学模型设计了改进的模糊自适应纯追踪控制器,依据该控制器结合油菜精量直播机播种规范构建了控制策略。开展了3种鱼尾调头模型田头未作业区域面积仿真,仿真结果表明,两退三切鱼尾调头模型相对于传统鱼尾调头模型田头未作业区域面积减少14.62%~22.43%。运用该调头方法开展了田间无人播种作业试验,试验结果表明：两退三切鱼尾调头方法较传统鱼尾调头方法初始横向偏差减小7.37~8.08cm,上升时间减少1.3~2.3s,无人作业对行精度为1.48cm。该研究为油菜无人播种作业过程中的梭行路径调头换行方法提供了技术支撑。     

基于多信道路由控制的精量播种机优化设计

为了提高花生播种机播种的质量及作业效率,在花生引播机的路径和排种器的控制系统中,引入了多信道独立通信原理,降低了播种过程的漏种率;利用模糊神经网络控制原理,结合模糊域对花生播种机的结构进行了非线性优化设计。为了验证设计的花生精量播种机结构和控制系统的可靠性,对花生播种机进行了田间试验,结果表明:多信道路由花生播种机的合格率要明显高于传统的播种机,重播率要明显低于传统的播种机,破碎率和空穴率都比较低。这说明播种机的路径选择和排种器的控制都达到了最优,为花生播种机的研究和设计提供了理论依据。     

基于卫星定位的玉米高位精播种子着床位置预测方法

玉米植株的精确空间位置分布信息可为中耕、植保、对行收获等田间精准作业提供数据支撑,是玉米精细化生产的基础。本文提出一种基于卫星定位的玉米高位精播种子着床位置预测方法。基于卫星精准定位播种机组位置,结合播种机结构特点构建播种机组与播种单体相对位置模型,基于EDEM数值模拟和动态仿真,构建高位精播种子着床补偿模型,搭建种子着床位置预测系统,实现了玉米播种环节种子着床位置的精准预测。田间试验表明,作业速度、定位数据更新率对着床位置偏差影响极显著(p<0.01),播种株距对着床位置偏差影响显著(p<0.05);作业速度对着床位置预测准确率影响显著(p<0.05),播种株距、定位数据更新率对着床位置预测准确率影响不显著(p>0.05)。着床位置偏差随着作业速度的减小、播种株距和定位数据更新率的增大而减小;着床位置预测精确率随作业速度的减小而增大。作业速度、播种株距、定位数据更新率为3 km/h、0.4 m、10 Hz时,着床位置预测最准确,平均着床位置偏差和着床位置预测准确率分别为24.3 mm和88.9%。该系统能将玉米高位精播种子着床位置的预测控制在厘米级。