CN110463572B - 一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，包括：步骤一、通过RTK技术获取卫星定位移动站的当前定位位置，其中，每个塔车上均设置卫星定位移动站；步骤二、对喷头所在跨的两端的卫星定位移动站的当前定位位置进行插值计算得到喷头的实时位置。本发明还公开了一种使用上述方法的装置，包括卫星定位基站、卫星定位移动站、塔车控制器和主控制器；卫星定位基站固定在作业地块上，通过无线电与卫星定位移动站通信；卫星定位移动站与塔车控制器通信，塔车控制器与主控制器通信，主控制器完成喷头实时位置的计算。本发明计算喷头实时位置，不存在误差放大效应和级联累积误差，与卫星定位的误差在同一量级，精度可达到±25mm。

Description

一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法及装置
技术领域
本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法及装置。
背景技术
大型喷灌机的总体跨度一般不小于150米，支轴式的还可以达到600米，每跨40米-80米，跨与跨通过塔车联接和支承。喷头间隔2-3米排列在跨上。大型喷灌机常采用分级分布控制方式，即设置主控制器和位于各个塔车上的塔车控制器，测控对象按所在位置分配到对应塔车控制器来控制，主控制器则收集汇总各类信息并下传指令。
PWM变量喷灌指在喷灌机的各个喷头前处安装水阀，调节水阀在一个启闭周期内的占空比来控制灌水量。当这些水阀均采用独立控制电磁阀时，结合行走可以实现网格化的按需喷灌。喷灌作业控制中各阀的当前PWM参数除了取决于喷灌前已知的地块上各网格内的需水处方、行走方式、喷头上配置的压力调节器和喷嘴参数，也与喷灌过程中喷头当前所在位置、喷头(或喷灌机)的当前行进速度密切相关，其中喷头的行进速度可由喷头位置间接得到。
在小型移动式变量喷灌机中已采用卫星定位技术如GPS、北斗确定喷灌机当前位置，再按喷灌机所在网格的需水量作业。在大型喷灌机中，也开始配置卫星定位接收机，如Lindsay公司的GPS导航及定位产品。目前采用单个卫星接收机得到喷灌机入口处的定向、定位信号，并测量各塔车相邻跨折角估算各喷头的当前位置，但几百米的长度对定向测量误差、相邻跨折角测量误差有很大的放大效应，多跨级联计算也形成累积误差，喷头位置估算精度很低。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法及装置，可以在不改变原大型喷灌机分级分布式控制方式的基础上，消除喷头位置的误差放大效应和级联累积误差，提高了喷头位置的测量精度。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何消除喷头位置测量的误差放大效应和级联累积误差。
为实现上述目的，本发明提供了一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，包括以下步骤：
步骤一、获取卫星定位移动站的当前定位位置，其中，所述喷灌机包括若干个依次通过跨相连的塔车，每个所述塔车上均设置有所述卫星定位移动站；
步骤二、利用喷头所在跨的两端的所述卫星定位移动站的当前定位位置计算所述喷头的实时位置。
进一步地，所述步骤一包括：
所述卫星定位移动站获取卫星定位基站的第一观测值，其中，所述卫星定位基站固定设置在作业地块；
所述卫星定位移动站采集自身的第二观测值，并结合所述第一观测值，实时解算所述卫星定位移动站的所述当前定位位置。
进一步地，所述步骤二包括：
将所述喷头所在跨的两端的所述卫星定位移动站的当前定位位置进行插值计算，得到所述喷头的实时位置。
进一步地，所述插值计算的插值比例为：所述喷头与其所在跨的一端的所述卫星定位移动站之间的距离和所述跨的两端的所述卫星定位移动站之间的直线距离之比。
进一步地，所述卫星定位基站与所述卫星定位移动站通过电台传输数据或网络传输数据。
进一步地，所述卫星定位移动站与其所在的所述塔车上的塔车控制器通过有线通信。
进一步地，所述卫星定位移动站和所述卫星定位基站采用的卫星定位技术是GPS或北斗定位的一种。
本发明还提供了一种获取变量喷灌机喷头实时位置的装置，包括：
卫星定位基站，所述卫星定位基站固定设置在作业地块上；
多个卫星定位移动站，所述卫星定位移动站分别设置在所述喷灌机的每个塔车上；所述卫星定位移动站利用自身获得的观测值并联合从所述卫星定位基站接收的观测值解算所述卫星定位移动站的当前定位位置；
塔车控制器，每个所述塔车上均设置有所述塔车控制器，所述塔车控制器用于接收其所对应的所述卫星定位移动站的当前定位位置数据；
主控制器，所述塔车控制器将接收的所述当前定位位置数据传送至所述主控制器；所述主控制器使用插值法计算每个所述喷头的实时位置。
进一步地，所述卫星定位基站和所述卫星定位移动站通过电台传输数据或网络传输数据。
本发明还提供了一种应用了获取变量喷灌机喷头实时位置的装置的喷灌机。
本发明提供的获取变量喷灌机喷头实时位置的方法及装置，每个喷头的位置直接由两个卫星定位装置的观测值通过插值法得到，使得全体喷头的位置精度等级一致，且不存在误差放大效应和级联误差累积，误差量级与卫星定位精度相当；并且卫星定位通过实时差分定位(RTK)技术得到，使得喷头的位置测量精度可达±25mm。本发明提供的使用上述方法及装置的喷灌机，只需要对原有的大型变量喷灌机进行升级改造即可实现，不改变其原有的分级分布式控制方式，降低了改造成本。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的装置结构框图；
图2是本发明的一个较佳实施例的插值计算示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的一个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本实施例提供了一种获取变量喷灌机喷头实时位置的装置，包括卫星定位基站1、主控制器2、多个卫星定位移动站3和多个塔车控制器4。
卫星定位基站1固定在作业地块上，与多个卫星定位移动站3通信。数据传输方式为电台传输模式或网络传输模式的一种，但并不限于以上两种。卫星定位移动站3获取自身的观测值并结合从卫星定位基站1接收的观测值，联合解算得到卫星定位移动站3的当前定位位置。卫星定位技术是可以现有的任意一种，包括但不限于GPS或北斗定位。
多个卫星定位移动站3与多个塔车控制器4分别一一对应。如果对现有的喷灌机进行改造，可以通过在塔车控制器4上增加新的通信接口或者使用塔车控制器4上富余的通信接口来实现卫星定位移动站3和塔车控制器4之间有线通信。值得注意的是，卫星定位移动站3和塔车控制器4之间也可以通过无线通讯的方式进行通信。
如果对现有的喷灌机进行改造，多个塔车控制器4与主控制器2之间仍可采用现有喷灌机原有的通信方式进行通讯，有线通讯或无线通讯的任意一种都可以。同时，通过设置新的主控制器2的程序，从而在主控制器2上完成喷头的实时位置计算。
本实施例提供的获取变量喷灌机喷头实时位置的装置可以在现有的喷灌机上进行改造升级得到，而不改变原有的控制方式，节约了改造升级成本。
本实施例提供的获取变量喷灌机喷头实时位置的装置，其获取方法包括以下步骤：
1、多个卫星定位移动站3通过RTK技术得到其当前定位位置，具体为：卫星定位移动站3接收卫星定位基站1的观测值，并结合自身获得的观测值，联合解算得到卫星定位移动站3的当前定位位置。卫星定位移动站3将其当前定位位置传输给塔车控制器4；所有塔车控制器4将各自对应的卫星定位移动站3的当前定位位置数据传输给主控制器2。
2、主控制器2根据接收到的所有的卫星定位移动站3的当前定位位置，利用插值法计算每个喷头的实时位置，具体为：主控制器2对每个喷头按其所在跨的两端的卫星定位移动站3的当前定位位置进行插值计算，插值比例取当前正在计算的喷头离它所在跨的一端的卫星定位移动站3的距离与它所在跨的两端的两个卫星定位移动站3之间的直线距离之比。
如图2所示，白色圆点表示卫星定位移动站3，黑色圆点表示喷头，连接两个白色圆点的直线表示跨。以计算喷头C的实时位置为例：
在喷头C的两端分别有两个卫星定位移动站3，位于喷头C前边的卫星定位移动站3的当前定位位置为(XPs，YPs)，位于喷头C后边的卫星定位移动站3的当前定位位置为(XPe，YPe)，插值比例为M，M＝AC/AB，其中，AC表示喷头C与位于其前边的卫星定位移动站3之间的距离，AB表示两个卫星定位移动站3之间的直线距离；则喷头C的实时位置为((1-M)*XPs+M*XPe，(1-M)*YPs+M*YPe)。
通过上述插值法，每个喷头的位置均由卫星定位移动站3和卫星定位基站1的观测值得到，使得全体喷头的位置精度等级一致，不存在误差放大和级联误差累积，误差量级与卫星定位精度相当。结合RTK技术，喷头的位置精度可达±25mm。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、获取卫星定位移动站的当前定位位置，其中，所述喷灌机包括若干个依次通过跨相连的塔车，每个所述塔车上均设置有所述卫星定位移动站；
步骤二、利用喷头所在跨的两端的所述卫星定位移动站的当前定位位置计算所述喷头的实时位置；
所述步骤一包括：
所述卫星定位移动站获取卫星定位基站的第一观测值，其中，所述卫星定位基站固定设置在作业地块；
所述卫星定位移动站采集自身的第二观测值，并结合所述第一观测值，实时解算所述卫星定位移动站的所述当前定位位置；
所述步骤二包括：
将所述喷头所在跨的两端的所述卫星定位移动站的当前定位位置进行插值计算，得到所述喷头的实时位置；
每个所述喷头的位置均由所述卫星定位移动站和所述卫星定位基站的观测值得到。
2.如权利要求1所述的获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，其特征在于，所述插值计算的插值比例为：所述喷头与其所在跨的一端的所述卫星定位移动站之间的距离和所述跨的两端的所述卫星定位移动站之间的直线距离之比。
3.如权利要求1所述的获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，其特征在于，所述卫星定位基站与所述卫星定位移动站通过电台传输数据或网络传输数据。
4.如权利要求1所述的获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，其特征在于，所述卫星定位移动站与其所在的所述塔车上的塔车控制器通过有线通信。
5.如权利要求1所述的获取变量喷灌机喷头实时位置的方法，其特征在于，所述卫星定位移动站和所述卫星定位基站采用的卫星定位技术是GPS或北斗定位的一种。
6.一种使用了如权利要求1-5任一项所述的方法的获取变量喷灌机喷头实时位置的装置，其特征在于，包括：
卫星定位基站，所述卫星定位基站固定设置在作业地块上；
多个卫星定位移动站，所述卫星定位移动站分别设置在所述喷灌机的每个塔车上；所述卫星定位移动站利用自身获得的观测值并联合从所述卫星定位基站接收的观测值解算所述卫星定位移动站的当前定位位置；
塔车控制器，每个所述塔车上均设置有所述塔车控制器，所述塔车控制器用于接收其所对应的所述卫星定位移动站的当前定位位置数据；
主控制器，所述塔车控制器将接收的所述当前定位位置数据传送至所述主控制器；所述主控制器使用插值法计算每个所述喷头的实时位置。
7.如权利要求6所述的获取变量喷灌机喷头实时位置的装置，其特征在于，所述卫星定位基站和所述卫星定位移动站通过电台传输数据或网络传输数据。
8.一种如权利要求6所述的获取变量喷灌机喷头实时位置的装置在喷灌机中的应用。
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