CN108345310A - 一种农机自动驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种农机自动驾驶系统，包括控制单元，所述控制单元内集成北斗板卡，所述北斗板卡支持多种差分数据格式；所述控制单元分别与基准站、角度传感器、电磁比例阀、车辆控制单元和显示器相连，所述北斗板卡通过北斗卫星接收天线接收到的北斗信号和基准站发送的差分数据进行RTK解算，得到高精度北斗卫星定位数据，本发明以用户为中心，最大程度上减少产品操作难度，提升产品功能的全面性，可靠性，解决了目前农机自动驾驶系统存在的不足，以及基于北斗卫星定位，控制精度完全满足市场需求，在减轻农户高强作业的同时，提升了土地利用率，最大程度上提高作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，具体涉及到一种农机自动驾驶系统。
背景技术
近年来，国家越来越重视农业发展，国内农业领域科学技术得到快速发展。农机自动驾驶系统－一种提高土地利用率，提升农业作业效率，减轻农户作业强度的农机自动控制装置应运而生。
目前市场上的农机自动驾驶系统种类繁多，但是存在着诸多不足的地方。例如：车辆起步达到一定速度之后才能启动自动控制功能；控制器体积大，安装不方便；接收机工作模式单一，不能适用于不同区域用户的需求；农机自动驾驶路径单一，仅有直线自动驾驶功能；农户在车辆自动驾驶过程中，需要全程跟随车辆，农户等到车辆到达地头的后，踩刹车，手动解除自动驾驶后，人为将车辆进行调头等等。
多数农机自动驾驶系统因用户体验的缺失，造成功能不完善，并没有从实质上减轻用户的作业强度，提升作业效率。此装置并没有实现农机的无人驾驶，不是真正意义上的农机自动化。
发明内容
为了解决上述的缺陷，本发明提供了一种农机自动驾驶系统，本发明以用户为中心，最大程度上减少产品操作难度，提升产品功能的全面性，可靠性，解决了上述阐述的目前农机自动驾驶系统存在的不足，以及基于北斗卫星定位，控制精度完全满足市场需求，在减轻农户高强作业的同时，提升了土地利用率，最大程度上提高作业效率。
本发明提供了一种农机自动驾驶系统，包括控制单元，所述控制单元内集成北斗板卡，所述北斗板卡支持多种差分数据格式；所述控制单元分别与基准站、角度传感器、电磁比例阀、车辆控制单元和显示器相连，所述北斗板卡通过北斗卫星接收天线接收到的北斗信号和基准站发送的差分数据进行RTK解算，得到高精度北斗卫星定位数据。
上述的自动驾驶系统，其中，所述控制单元通过电台信号接收天线接收基准站的差分数据。
上述的自动驾驶系统，其中，所述控制单元与显示器间采用can通信模式。
上述的自动驾驶系统，其中，所述基准站包括卫星接收机、发射电台和发射天线。
上述的自动驾驶系统，其中，所述控制单元与车辆控制单元通过can总线通信：实现对拖拉机主要设备状态进行实时显示功能；实现对拖拉机在运行过程中设备出现的当前故障信息进行实时显示；实现对拖拉机设备故障信息进行请求获取；实现导航产品can设备的地址自动声明功能；实现对于拖拉机设备的自动控制功能。
本发明具有以下有益效果：1、本发明以用户为中心，最大程度上减少产品操作难度，提升产品功能的全面性，可靠性。本发明产品，解决了上述阐述的目前农机自动驾驶系统存在的不足。本发明产品，基于北斗卫星定位，控制精度完全满足市场需求，在减轻农户高强作业的同时，提升了土地利用率，最大程度上提高作业效率；2、本发明产品进行高精度定位技术：农机自动驾驶系统领航员NX200控制单元内集成高精度北斗板卡，该板卡支持多种差分数据格式，板卡可实现自动解析所接受基准站差分数据格式，无需人为设置所接收基准站差分数据格式，用户使用方便。本发明产品共支持4种接收机工作模式：内置电台、外置电台、内置网络、平板网络。高精度北斗板卡通过北斗卫星接收天线接收到的北斗信号和基准站发送的差分数据进行RTK解算，得到高精度北斗卫星定位数据；3、本发明产品解决控制器安装不方便技术：农机自动驾驶系统领航员NX200控制单元，体积小巧，业内最小的农机自动化控制单元。在体积小的基础上，系统增加全姿态安装功能。在车辆中选择控制单元方便安装的位置，在此位置，我们再进行选择方便的安装方向，安装好控制单元后，需要在上位机软件上，选择控制单元的安装方向。体积小、全姿态安装等优点，解决了其他厂家控制器安装不方便，不美观的缺陷；4、本发明产品采用避障技术：在农机作业场所，难免存在电线杆、土堆、土坑等障碍物。该发明产品可以进行采集障碍物坐标点，在自动驾驶作业过程中，成功的避开障碍物，可靠性强，用户可以实现采集作业场地的位置信息或用户在自线的过程中，本产品自动记录导航线的位置信息。当自动驾驶车辆到达作业场地边界或地头时，车辆会按照事先规划好的路径，自动调头。而且本发明产品，存在地头自动警报功能，提醒用户车辆即将到达地头，以及本发明产品实现与车辆控制单元实现can总线通信，可实现对车辆各单元的诊断、控制功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明中控制单元的连接示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1所示，本发明提供了一种农机自动驾驶系统，包括控制单元，所述控制单元内集成北斗板卡，所述北斗板卡支持多种差分数据格式；所述控制单元分别与基准站、角度传感器、电磁比例阀、车辆控制单元和显示器相连，所述北斗板卡通过北斗卫星接收天线接收到的北斗信号和基准站发送的差分数据进行RTK解算，得到高精度北斗卫星定位数据。其中，控制单元通过电台信号接收天线接收基准站的差分数据，控制单元与显示器间采用can通信模式，以及基准站包括卫星接收机、发射电台和发射天线，进一步优选，控制单元与车辆控制单元通过can总线通信：实现对拖拉机主要设备状态进行实时显示功能；实现对拖拉机在运行过程中设备出现的当前故障信息进行实时显示；实现对拖拉机设备故障信息进行请求获取；实现导航产品can设备的地址自动声明功能；实现对于拖拉机设备的自动控制功能。
在本发明中，本发明产品解决车辆起步有弯问题、解决控制器全姿态按安装技术。采用避障技术、自动掉头技术，以及本发明产品与车辆控制单元实现can总线通信：实现对拖拉机主要设备状态进行实时显示功能；实现对拖拉机在运行过程中设备出现的当前故障信息进行实时显示；实现对拖拉机设备故障信息进行请求获取；实现导航产品can设备的地址自动声明功能；实现对于拖拉机设备的自动控制功能。
在本发明中，农机自动驾驶系统领航员NX200控制单元内集成高精度北斗板卡，该板卡支持多种差分数据格式，板卡可实现自动解析所接受基准站差分数据格式，无需人为设置所接收基准站差分数据格式，用户使用方便。本发明产品共支持4种接收机工作模式：内置电台、外置电台、内置网络、平板网络。多种接收机工作模式，给了用户更多选择，选择适用于该领域的接收机工作模式，比如：针对推广使用CORS站的领域，用户可以选择使用平板网络和内置网络工作模式；针对没有CORS信号覆盖的领域，可以使用内置电台工作模式；针对个别用户使用其他厂家的接收机做基站，可以配置响应的外部电台，选择外部电台工作模式。多种接收机工作模式，完全解决了定位信号源问题。高精度北斗板卡通过北斗卫星接收天线接收到的北斗信号和基准站发送的差分数据进行RTK解算，得到高精度北斗卫星定位数据，水平定位精度可达到±(8+1X 10-6X D)mm。
在本发明中，本发明产品解决控制器安装不方便技术：农机自动驾驶系统领航员NX200控制单元，体积小巧，外形尺寸：178X 120X 60mm，业内最小的农机自动化控制单元。在体积小的基础上，系统增加全姿态安装功能。在车辆中选择控制单元方便安装的位置，在此位置，我们再进行选择方便的安装方向，安装好控制单元后，需要在上位机软件上，选择控制单元的安装方向。体积小、全姿态安装等优点，解决了其他厂家控制器安装不方便，不美观的缺陷。
在本发明中，本发明产品采用避障技术：在农机作业场所，难免存在电线杆、土堆、土坑等障碍物。该发明产品可以进行采集障碍物坐标点，在自动驾驶作业过程中，成功的避开障碍物，可靠性强。以及本发明产品采用的自动掉头技术：用户可以实现采集作业场地的位置信息或用户在自线的过程中，本产品自动记录导航线的位置信息。当自动驾驶车辆到达作业场地边界或地头时，车辆会按照事先规划好的路径，自动调头。而且本发明产品，存在地头自动警报功能，提醒用户车辆即将到达地头。而且本发明产品与车辆控制单元实现can总线通信：实现对拖拉机主要设备状态进行实时显示功能；实现对拖拉机在运行过程中设备出现的当前故障信息进行实时显示；实现对拖拉机设备故障信息进行请求获取；实现导航产品can设备的地址自动声明功能；实现对于拖拉机设备的自动控制功能。
在本发明中，采用的外部传感器有霍尔角度传感器，霍尔角度传感器属于绝对角度传感器范畴，通过角度传感器手动标定或自动标定，NX200控制单元可获取实时前轮角度值；车顶安装有两个北斗卫星接收天线，双天线在实现接收卫星信号的前提下，还可以测量车辆所指向航向，解决车辆起步达到一定速度之后才能启动自动控制功能缺陷；外置电台接收天线可接收基站发送的差分数据信号，在NX200集成的高精度北斗卫星板卡中，与北斗卫星天线接受的卫星信号进行RTK解算，得到高精度定位信号。电磁比例液压阀可将控制器输出的控制量转化为液压能，驱动前轮精确转向；NX200控制单元中，集成IMU单元，可得到车辆实时姿态。NX200控制单元与显示器间采用can通信模式，抗干扰能力强，通信功能可靠。NX200控制单元通过接收外部传感器采集的车辆当前状态量以及显示器发送的导航线相关信息，进行实时解算发送给电磁比例阀的控制量，实现车辆沿目标路径进行精准作业。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种农机自动驾驶系统，其特征在于，包括控制单元，所述控制单元内集成北斗板卡，所述北斗板卡支持多种差分数据格式；所述控制单元分别与基准站、角度传感器、电磁比例阀、车辆控制单元和显示器相连，所述北斗板卡通过北斗卫星接收天线接收到的北斗信号和基准站发送的差分数据进行RTK解算，得到高精度北斗卫星定位数据。
2.如权利要求1所述的一种农机自动驾驶系统，其特征在于，所述控制单元通过电台信号接收天线接收基准站的差分数据。
3.如权利要求2所述的一种农机自动驾驶系统，其特征在于，所述控制单元与显示器间采用can通信模式。
4.如权利要求3所述的一种农机自动驾驶系统，其特征在于，其特征在于，所述基准站包括卫星接收机、发射电台和发射天线。
5.如权利要求4所述的一种农机自动驾驶系统，其特征在于，所述控制单元与车辆控制单元通过can总线通信：实现对拖拉机主要设备状态进行实时显示功能；实现对拖拉机在运行过程中设备出现的当前故障信息进行实时显示；实现对拖拉机设备故障信息进行请求获取；实现导航产品can设备的地址自动声明功能；实现对于拖拉机设备的自动控制功能。
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