CN105607634B - 一种农机自动导航控制系统 - Google Patents

一种农机自动导航控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及卫星导航控制技术领域，提供了一种包括：导航控制装置、电子控制单元ECU、液压控制装置、车轮装置和转向角度测量装置的农机自动导航控制系统，该系统为一个闭环控制系统，从而提高了农机自动导航驾驶技术的精度。同时本发明还提供包括角度传感器、固定支架、连接杆、夹板、第一连杆、第二连杆和转动件的角度转向角度测量装置，此装置可以应用在不同的农机上，能够精确地测量农机的转向角度信息，同时安装灵活，提高角度传感器的稳定性和精度，为农机自动导航控制系统的精度提供很好的基础。

Description

一种农机自动导航控制系统
技术领域
本发明涉及卫星导航控制技术领域,尤其涉及一种农机自动导航控制系统。
背景技术
精准农业是当今世界农业发展的新潮流，现阶段主要是应用全球定位系统(Global Position System，简称GPS)，全球定位系统具有全天候、高精度、自动化等显著特点，为地理地籍信息采集提供了较为成熟的定位技术。其中，单GPS系统的定位精度优于10米，而采用差分全球定位系统(Difference Global Positioning System，简称DGPS)技术，利用已知精确三维坐标的差分GPS基准台求得DGPS差分数据，再将该差分数据实时或事后发送给用户接收机，对用户的测量数据进行误差修正，定位精度可达到厘米或毫米级。
全球定位技术虽然已经比较高，但只是依靠GPS信号来判断农机的位置是不够准确度，GPS可以准确的提供农机的位置(农机所在的精度与纬度)，而不能很好地提供农机方向盘的操作实时状况(不能判断农机实时方向盘位于左打，右打或者中间位置，更加不要说可以提供方向盘位于左打多少度或右打多少度)，而没有一个正确的反馈过程，所以这种开环控制的农机自动驾驶技术使农机自动行驶过程会出现过大的偏差，从而导致农机自动导航驾驶技术的精度不高。
另外，现有的角度转向角度测量装置比较多，根据应于领域不同，其角度测量原理就不同。例如应用于汽车领域的角度转向角度测量装置，一种轻型汽车转向节角度转向角度测量装置(公告号：CN 203349763 U)，该装置包括底板、主销孔定位轴、转向臂支承孔键槽延伸板、转向臂支承孔键槽角度测量板、主轴颈缩角度检测板等构件。但是该装置不能应用于农业拖拉机的转向节角度测量，只能应用于有主销与转向节的汽车，而农业拖拉机前轮没有主销。
发明内容
本发明的目的在于提供农机自动导航控制系统,旨在解决现有的农机自动导航控制系统精度不高和转向角度不易测量的问题。
一种农机自动导航控制系统，所述系统包括：导航控制装置、电子控制单元ECU、液压控制装置、车轮装置和转向角度测量装置；
所述导航控制装置用于接收差分信号，确定定位信息并将所述定位信息发送给所述电子控制单元ECU；所述转向角度测量装置用于测量农机的行驶信息，并将所述行驶信息发送给所述电子控制单元ECU；
所述电子控制单元ECU根据所述定位信息和所述行驶信息，经过数据处理后生产控制信息，并将所述控制信息发送给所述液压控制装置；
所述液压控制装置根据所述控制信息控制农机车轮装置实现农机向着预设轨迹行驶；所述转向角度测量装置还用于测量农机的转向角度信息，并将转向角度信息传递给电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU结合所述定位信息进行第二次调控，直至农机按预设轨迹行走为止；
所述导航控制装置、电子控制单元ECU、液压控制装置、车轮装置和转向角度测量装置构成闭合控制环路。
进一步地，所述转向角度测量装置包括加速度转向角度测量装置和角度转向角度测量装置,所述加速度转向角度测量装置用于测量农机行驶的加速度信息；所述角度转向角度测量装置用于测量农机行驶的转向角度信息。
进一步地，所述角度转向角度测量装置包括：角度传感器、固定支架、连接杆、夹板、第一连杆、第二连杆和转动件；
所述角度传感器固定设置在所述固定支架上端，所述固定支架通过所述连接杆和夹板安装在农机前桥上，所述角度传感器和所述第一连杆的一端固定连接，所述第一连杆的另一端和第二连杆的一端通过轴连接，所述第二连杆的另一端和所述转动件的一端通过轴连接，所述转动件的另一端固定在农机的转向节臂上或转向节上；
所述角度传感器根据农机的转向节臂或转向节的转动带动所述转动件转动，所述转动件转动带动所述第一连杆和第二连杆转动，第二连杆带动角度传感器转动，从而测量出农机的转向角度信息。
进一步地，所述固定支架、夹板与农机前桥的接触面均设有防滑结构；所述角度传感器具体为电位计角度传感器。
进一步地，所述第一连杆和第一连杆包括：连杆本体、螺母孔和轴孔，所述连杆本体两端刻有螺丝和螺母孔配套使用。
进一步地，所述导航控制装置包括:车载系统、陀螺仪、GNSS天线、电台或3G/GPRS通讯设备。
进一步地，所述车载系统安装在农机车内，所述GNSS天线固定安装在农机车顶；所述GNSS天线用于接收来自参考站的差分信号，所述车载系统根据所述差分信号得到固定解，转换成定位信息，并将所述定位信息发送给所述电子控制单元ECU。
进一步地，所述陀螺仪，加速计，罗盘用于根据定位信息继续为农机导航。
进一步地，所述电台或3G/GPRS通讯装置安装在车外，用于接收来自参考站的差分信号。
进一步地，所述农机的行驶信息包括：方向信息、转向角度信息、速度信息和加速度信息。
有益效果:与现有技术相比，本发明通过提供一种包括：导航控制装置、电子控制单元ECU、液压控制装置、车轮装置和转向角度测量装置的农机自动导航控制系统，该系统为一个闭环控制系统，从而提高了农机自动导航驾驶技术的精度。同时本发明还提供包括角度传感器、固定支架、连接杆、夹板、第一连杆、第二连杆和转动件的角度转向角度测量装置，此装置可以应用在不同的农机上，能够精确地测量农机的转向角度信息，同时安装灵活，提高角度传感器的稳定性和精度，为农机自动导航控制系统的精度提供很好的基础。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的农机自动导航控制系统结构图；
图2是本发明一实施例提供的角度转向角度测量装置的结构图；
图3是本发明一实施例提供的角度转向角度测量装置的连杆结构图；
图4是本发明一实施例提供的导航控制装置的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1示出了本发明提供的农机自动导航控制系统的结构，该农机自动导航控制系统100包括导航控制装置101、电子控制单元ECU102、液压控制装置103、车轮装置104和转向角度测量装置105。
导航控制装置101用于接收卫星导航的参考站的差分信号，根据此差分信号确定农机作业的定位信息，导航控制装置101将该定位信息发送给电子控制单元ECU102。转向角度测量装置105用于测量农机的行驶信息(包括：方位信息、转向角度信息、速度信息和加速度信息)，并将该行驶信息发送给电子控制单元ECU102。转向角度测量装置105包括角度转向角度测量装置151和加度度转向角度测量装置152。
电子控制单元ECU102根据定位信息和行驶信息，经过数据处理后生产控制信息，并将该控制信息发送给液压控制装置103；液压控制装置103根据控制信息控制农机车轮装置104实现农机向着预设轨迹行驶。转向角度测量装置105还用于测量农机的转向角度信息，并将转向角度信息传递给电子控制单元ECU102，电子控制单元ECU102结合定位信息进行第二次调控，直至农机按预设轨迹行走为止；
导航控制装置101、电子控制单元ECU102、液压控制装置103、车轮装置104和转向角度测量装置105构成闭合控制环路，通过不断循环调整，从而提高该农机自动导航控制系统100的精度。
图2示出了本发明一实施例提供的角度转向角度测量装置151的结构图，该角度转向角度测量装置151包括：角度传感器10、固定支架11、连接杆12、夹板13、第一连杆14、第二连杆15和转动件16。
角度传感器10固定设置在固定支架11上端，角度传感器10为电位计角度传感器，也可以为其他类型的角度传感器，具体不做限定。固定支架11通过连接杆12和夹板13安装在农机前桥20上，连接杆的数量为4个，另外相对应连接杆位置，固定支架11夹板13设有两个大小和连接杆直径相匹配的螺孔，而上端则设有两个具有一定长度的螺孔，这样可以方便根据农机前桥20的不同进行调节。
为了防止固定支架11相对农机前桥20固定后出现滑动，在固定支架11、夹板13与农机前桥20的接触面均设有防滑结构110，防滑结构具体形状不做限定，能起防滑效果即可。
角度传感器10和第一连杆14的一端固定连接，第一连杆14的另一端和第二连杆15的一端通过轴连接，轴连接的好处是可以相对转动，第二连杆15的另一端和转动件16的一端通过轴连接，也是方便转动，转动件16的另一端固定在农机的转向节臂上或转向节上。
该角度转向角度测量装置工作原理：角度传感器10根据农机的转向节臂或转向节的转动带动转动件16转动，由于第二连杆15的一端和转动件16的一端通过轴连接，转动件16转动带动第二连杆15的转动，同理，第二连杆15的转动带动第一连杆14的转动，又由于第一连杆14的一端和角度传感器10固定连接，由此角度传感器10可以测量出农机的转向角度信息。
该角度转向角度测量装置能够精确地测量农机的转向角度信息，同时安装灵活，提高角度传感器的稳定性和精度，为农机自动导航控制系统的精度提供很好的基础，同时该角度转向角度测量装置可是安装在不同的农机上，同时由于连杆的长度可调，由此可以提供了更好的灵活性。
如图3所示，该连杆是指第一连杆和第二连杆，该连杆包括：连杆本体21、螺母孔22和轴孔23，连杆本体21两端刻有螺纹和螺母孔22配套使用，螺母孔22具有一定预设的长度，可以根据需要进行设计，通过旋转杆本体21，就可以改变整个连杆的有效长度。
图4示出了发明一实施例提供的导航控制装置101的结构图，导航控制装置101包括：车载系统111、陀螺仪112、GNSS天线113、电台114或3G/GPRS通讯设备115。
车载系统111安装在农机车内，GNSS天线113固定安装在农机车顶，这样安装为了更好的接收来自参考站的差分信号，车载系统111根据GNSS天线113接收到的差分信号得到差分信号的固定解，并转换成定位信息，车载系统111并将该定位信息发送给电子控制单元ECU。当GPS信号不好时，陀螺仪112用于根据定位信息继续为农机导航。
为了卫星导航系统参考站的差分信号，还可以利用电台114或3G/GPRS通讯装置，电台114或3G/GPRS通讯装置安装在车外，用于接收来自参考站的差分信号，车载系统111根据接收到的差分信号得到差分信号的固定解，并转换成定位信息，车载系统111并将该定位信息发送给电子控制单元ECU。
综上所述，从以上实例可以看出，农机自动导航控制系统可以为农机自动导航驾驶技术提供更高精度控制，同时提供一种角度转向角度测量装置，此装置可以应用在不同的农机上，能够精确地测量农机的转向角度信息，同时安装灵活，提高角度传感器的稳定性和精度，为农机自动导航控制系统的精度提供很好的基础。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种农机自动导航控制系统，其特征在于，所述系统包括：导航控制装置、电子控制单元ECU、液压控制装置、车轮装置和转向角度测量装置；
所述导航控制装置用于接收差分信号，确定定位信息并将所述定位信息发送给所述电子控制单元ECU；所述转向角度测量装置用于测量农机的行驶信息，并将所述行驶信息发送给所述电子控制单元ECU；
所述电子控制单元ECU根据所述定位信息和所述行驶信息，经过数据处理后产生控制信息，并将所述控制信息发送给所述液压控制装置；
所述液压控制装置根据所述控制信息控制农机车轮装置实现农机向着预设轨迹行驶；所述转向角度测量装置还用于测量农机的转向角度信息，并将所述转向角度信息传递给所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU结合所述定位信息进行第二次调控，直至农机按预设轨迹行走为止；
所述导航控制装置、电子控制单元ECU、液压控制装置、车轮装置和转向角度测量装置构成闭合控制环路；
所述转向角度测量装置包括加速度转向角度测量装置和角度转向角度测量装置,所述加速度转向角度测量装置用于测量农机行驶的加速度信息；所述角度转向角度测量装置用于测量农机行驶的转向角度信息；
所述角度转向角度测量装置包括：角度传感器、固定支架、连接杆、夹板、第一连杆、第二连杆和转动件；
所述角度传感器固定设置在所述固定支架上端，所述固定支架通过所述连接杆和夹板安装在农机前桥上，所述角度传感器和所述第一连杆的一端固定连接，所述第一连杆的另一端和第二连杆的一端通过轴连接，所述第二连杆的另一端和所述转动件的一端通过轴连接，所述转动件的另一端固定在农机的转向节臂上或转向节上；
所述角度传感器根据农机的转向节臂或转向节的转动带动所述转动件转动，所述转动件转动带动所述第一连杆和第二连杆转动，第二连杆带动角度传感器转动，从而测量出农机的转向角度信息。
2.根据权利要求1所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述固定支架、夹板与农机前桥的接触面均设有防滑结构；所述角度传感器具体为电位计角度传感器。
3.根据权利要求1所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述第一连杆和第一连杆包括：连杆本体、螺母孔和轴孔。
4.根据权利要求1所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述导航控制装置包括:车载系统、陀螺仪、罗盘、加速计、GNSS天线、电台或3G/GPRS通讯设备。
5.根据权利要求4所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述车载系统安装在农机车内，所述GNSS天线固定安装在农机车顶；所述GNSS天线用于接收来自参考站的差分信号，所述车载系统根据所述差分信号得到固定解，转换成定位信息，并将所述定位信息发送给所述电子控制单元ECU。
6.根据权利要求4所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述陀螺仪用于根据定位信息继续为农机导航。
7.根据权利要求4所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述电台或3G/GPRS通讯装置安装在车外，用于接收来自参考站的差分信号。
8.根据权利要求1所述农机自动导航控制系统，其特征在于，所述农机的行驶信息包括：方向信息、转向角度信息、速度信息和加速度信息。
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