CN104842822A - 基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置 - Google Patents

基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置 Download PDF

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郝慧娟
罗旋
孔志刚
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Abstract

本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，包括GPS/BD定位模块、智能化控制器以及农机管理平台服务器，特征在于：GPS/BD定位模块由于获取车辆的位置信息，智能化控制器用于采集农业即系的运行参数并可对其控制，农业机械的位置信息和运行参数经GPRS网络上传至农机管理平台服务器，服务器决策农业机械的运行数据，智能化控制器根据运行数据实现对农业机械的自动驾驶控制。本发明的农业机械自动驾驶控制装置，通过获取的车辆位置和运行参数，有效地实现了农业机械自动运行的控制，可自动控制农业机械按照制定的路径作业，减少了人力的投入，有益效果显著，便于应用推广。

Description

基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置
技术领域
本发明涉及一种农业机械自动驾驶控制装置，更具体的说，尤其涉及一种基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置。
背景技术
农业是国家基础，关系着国家政治、经济的稳定性，随着我国农业化的发展，会由分散型农业生产方式逐渐向集中型农业转变。农业的机械化是衡量一个国家农业发展的重要指标，伴随着三农政策的不断推进，对农业机械化提出了迫切的要求。
农业机械具有人工无法比拟的劳动效率，不仅降低了劳动强度，而且还可解放很大一部分劳动力，进而从事其他行业，因此发展农业机械利国利民。农业机械主要用于完成土地的耕耘、播种、收割等作业，现有的农业机械绝大部分均为人工驾驶，对于大面积的田地来说，驾驶人员需要长时间的驾驶作业，十分容易疲劳。而且，最为重要的是，农业机械的使用均是阶段性的，只有在耕耘、播种、收割的时间段才需要，这样，在外工作或从事其他行业的驾驶员，不得不在农忙季节返乡，或者是大型土地承包者不等不在农忙时节雇佣大量的驾驶人员，进行农活作业，这无疑会带来加大的人员使用成本。
随着卫星定位技术（如我国的北斗卫星系统）、通信技术、计算机技术以自动控制技术的成熟，根据接收的卫星信号可准确确定出车辆的位置信息，通过对车辆当前状态的检测和分析，制定出合理的自动驾驶方案，以控制车辆按照规定路线运行，可将这种无人驾驶技术应用于农业机械上，以降低生产成本和提高工作效率。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置。
本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，包括GPS/BD定位模块、智能化控制器以及农机管理平台服务器，GPS/BD定位模块与智能化控制器均设置于农业机械的驾驶室中，GPS/BD定位模块用于接收卫星信号并实现农业机械的定位，智能化控制器用于采集农业机械的参数并控制其运行；其特别之处在于：所述GPS/BD定位模块由卫星信号接收模块、GPRS网络通信模块和RS485通信接口组成，卫星信号接收模块用于接收北斗卫星或GPRS卫星发射的定位信号，以确定农业机械的经纬度坐标，GPRS网络通信模块经通信基站和网关实现与远端的农机管理平台服务器的通信；所述智能化控制器由微控制器及与其相连接的MEMS陀螺仪、速度传感器、液晶显示屏和RS485通信接口组成，MEMS陀螺仪、速度传感器分别用于测量农业机械的转向角和行驶速度，液晶显示屏用于显示农业机械的运行参数，智能化控制器通过RS485通信接口与GPS/BD定位模块相通信，以实现数据的上传和接收；
使用时，GPS/BD定位模块采集的农业机械的位置信息以及智能化控制器采集的农业机械的运行参数经GPRS网络上传至远端的农机管理平台服务器，农机管理平台服务器对上传的数据进行存储和运算，并决策出农业机械的运行数据，智能化控制器根据接收到的运行数据实现对农业机械的自动驾驶控制。
本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，所述智能化控制器的微控制器的输入端还连接有燃油表，输出控制端与农业机械的液压方向盘、离合控制器、刹车控制器和加速控制器相连接，分别实现对农业机械的转向角度、驱动力离合、刹车系统和给油系统进行控制，以实现对农业机械自动运行的控制。
本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，所示智能化控制器还设置有与微控制器相连接的CAN总线通信模块，智能化控制器通过CAN总线通信模块与农业机械自身的车载ECU相通信。
本发明的有益效果是：本发明的农业机械自动驾驶控制装置，设置有GPS/BD定位模块、智能化控制器和农机管理平台服务器，通过GPS/BD定位模块对北斗或GPS卫星信号的接收，可准确地确定出农业机械的经纬度坐标信息；智能化控制器可实现对农业机械运行参数的采集，农机管理平台服务器接收上传的农业机械位置和运行参数信息，并将制定的农业机械运行数据下发至智能化控制器，智能化控制器根据接收的运行数据控制农业机械的自动运行，实现无人驾驶作业。
进一步地，智能化控制器通过MEMS陀螺仪、速度传感器、燃油表分别采集农业机械的转向角度、速度和剩余燃油数据，避免了以往传统编码器采用连杆带来的弊端；智能化控制器通过对农业机械的转向角度、离合、刹车和加速的控制，实现农业机械的自动运行。
附图说明
图1为本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置的原理图。
图中：1 GPS/BD定位模块，2智能化控制器，3农机管理平台服务器，4北斗卫星，5卫星信号接收模块，6 RS485通信接口，7 GPRS网络通信模块，8通信基站，9网关，10 MEMS陀螺仪，11速度传感器，12燃油表，13液晶显示屏，14液压方向盘，15离合控制器，16刹车控制器，17加速控制器，18 RS485通信接口，19 CAN总线通信模块，20车载ECU。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，给出了本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置的原理图，其由GPS/BD定位模块1、智能化控制器2和农机管理平台服务器3组成，GPS/BD定位模块1实现对农业机械的定位，智能化控制器2不仅可采集农业机械的运行参数，而且还可自动控制农业机械的运行。农机管理平台服务器3用于接收上传的农业机械的地理位置和运行状态参数，并可将制定的运行路径信息下发至智能化控制器2，以控制农业机械按照制定的路径运行。
所示的GPS/BD定位模块1由卫星信号接收模块5、RS485通信接口6和GPRS网络通信模块7组成，卫星信号接收模块5用于接收北斗卫星4发送的定位信号，以确定出农业机械的经度、纬度数据；在北斗卫星4不可用的情况下，其可通过接收GPS卫星信号进行定位。GPS/BD定位模块1通过RS485通信接口与智能化控制器2相连接，以实现GPS/BD定位模块1与智能化控制器2之间的数据传输。GPS网络通信模块7经通信基站8、网关9实现与农机管理平台服务器3之间的通信，以实现相互之间的数据传输。
所示的智能化控制器2由微控制器及与其相连接的MEMS陀螺仪10、速度传感器11、燃油表12、液晶显示屏13、RS485通信接口18和CAN总线通信模块19组成，微控制器具有信号采集、数据运算和控制输出的作用。微控制器通过MEMS（微电子机械系统）陀螺仪10来测量农业机械的转向角，改变了以往采用编码器必须采用连杆的弊端，延长了使用寿命。通过速度传感器11、燃油表12可分别采集农业机械的速度和剩余燃油量；通过液晶显示屏可对农业机械的运行参数进行显示，以便于驾驶室内的辅助驾驶人员观察车辆当前的运行状态。
智能化控制器2通过RS485通信接口18实现与GPS/BD定位模块1的通信，以便上传所采集的车辆运行参数和接收农机管理平台服务器3下发的运行路径数据。智能化控制器2的微控制器的输出端与液压方向盘14、离合控制器15、刹车控制器16、加速控制器17相连接，通过对液压方向盘14的控制，可控制农业机械的转向角，以实现农业机械的转弯、掉头以及变更作业车道等。通过离合控制器15、刹车控制器16和加速控制器17的控制，可分别实现农业机械的传动离合、刹车和给油控制，以确保农业机械的正常驾驶。同时，智能化控制器2还通过CAN总线通信模块19与农业机械的车载ECU20相连接，以实现智能化控制器2与车载ECU20之间的数据传输。
工作时，GPS/BD定位模块1获取农业机械的经度、纬度坐标，智能化控制器2采集车辆的各项运行参数，通过GPRS网络通信模块7将农业机械的位置坐标和运行参数上传至农机管理平台服务器3中，农机管理平台服务器3对接收到的数据进行存储、运算和管理，并下发农业机械的运动路径信息。智能化控制器2根据接收到的运行路径信息，首先判断农业机械是否在规划的运行路径上，如果不在则作出适应性调整；智能化控制器2根据规划的路径实现对农业机械的自动驾驶控制。
本发明的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，通过获取的车辆位置和运行参数，有效地实现了农业机械自动运行的控制，可自动控制农业机械按照制定的路径作业，减少了人力的投入，有益效果显著，便于应用推广。

Claims (3)

1.一种基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，包括GPS/BD定位模块（1）、智能化控制器（2）以及农机管理平台服务器（3），GPS/BD定位模块与智能化控制器均设置于农业机械的驾驶室中，GPS/BD定位模块用于接收卫星信号并实现农业机械的定位，智能化控制器用于采集农业机械的参数并控制其运行；其特征在于：所述GPS/BD定位模块由卫星信号接收模块（5）、GPRS网络通信模块（7）和RS485通信接口（6）组成，卫星信号接收模块用于接收北斗卫星（4）或GPRS卫星发射的定位信号，以确定农业机械的经纬度坐标，GPRS网络通信模块经通信基站（8）和网关（9）实现与远端的农机管理平台服务器（3）的通信；所述智能化控制器由微控制器及与其相连接的MEMS陀螺仪（10）、速度传感器（11）、液晶显示屏（13）和RS485通信接口（18）组成，MEMS陀螺仪、速度传感器分别用于测量农业机械的转向角和行驶速度，液晶显示屏用于显示农业机械的运行参数，智能化控制器通过RS485通信接口与GPS/BD定位模块相通信，以实现数据的上传和接收；
使用时，GPS/BD定位模块采集的农业机械的位置信息以及智能化控制器采集的农业机械的运行参数经GPRS网络（7）上传至远端的农机管理平台服务器（3），农机管理平台服务器对上传的数据进行存储和运算，并决策出农业机械的运行数据，智能化控制器根据接收到的运行数据实现对农业机械的自动驾驶控制。
2.根据权利要求1所述的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，其特征在于：所述智能化控制器（2）的微控制器的输入端还连接有燃油表（12），输出控制端与农业机械的液压方向盘（14）、离合控制器（15）、刹车控制器（16）和加速控制器（17）相连接，分别实现对农业机械的转向角度、驱动力离合、刹车系统和给油系统进行控制，以实现对农业机械自动运行的控制。
3.根据权利要求1或2所述的基于北斗高精度定位的通用型农业机械自动驾驶控制装置，其特征在于：所示智能化控制器（2）还设置有与微控制器相连接的CAN总线通信模块（19），智能化控制器通过CAN总线通信模块与农业机械自身的车载ECU（20）相通信。
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