CN113068487B - 基于卫星定位的小区播种机及自动播种方法 - Google Patents

基于卫星定位的小区播种机及自动播种方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于卫星定位的小区播种机及自动播种方法。小区播种机包括自动供种装置、六分排种装置、连续排种装置、单行排种装置、开沟播种装置和自走式底盘；自动供种装置、六分排种装置、单行排种装置、开沟播种装置从上至下依次安装在自走式底盘的中部；两个连续排种装置安装在自走式底盘的前部，位于六分排种装置的前方。本发明能够根据实时接收卫星定位的经纬度和速度信息进行小区播种机的自动控制，一次性完成小区的自动供种、落种和排种作业，实现了小区播种和连续播种模式切换，精确控制小区行长，改善播种均匀性，减少作业工工序、降低劳动强度，提高了利用效率。

Description

基于卫星定位的小区播种机及自动播种方法
技术领域
本发明涉及一种基于卫星定位的小区播种机及自动播种方法，属于农业机械技术领域。
背景技术
田间育种试验是培育新品种、繁殖良种所进行的小面积试验，是发展优质良种、提高农作物产量的基本手段。小区播种是田间育种试验的关键环节，对于育种试验的科学性和准确性有着非常重要的影响。小区播种在满足大田播种的要求的基础上，具有定量播种、定长播种、间隔播种等特殊性要求。
目前，我国的小区播种机以机械化驱动控制为主，自动化水平不高。现有的机械播种作业方式，首先要根据小区长度和间隔距离进行人工划线，以确定每个播种区域；小区播种开始作业时，需要协同作业，一个人驾驶，另外一个人要时刻观察播种线，进行播种作业，人眼要时刻注意着起始线，在即将到达起始线时人工启动落种装置，播种时的排种装置与行走速度的匹配是通过地轮控制，如此循环往复完成不同小区播种。因此，人工划线和辅助落种对于人工熟练程度要求较高，劳动强度大，小区播种长度准确性难以掌握，小区起始边界整齐性差；小区播种机排种装置的运动采用地轮或驱动轮通过链轮、齿轮箱等机械驱动部件，每次需要调节机械传动比以满足不同长度小区对于锥体格盘转速要求，同时易受田间土壤的影响，存在地轮打滑、链轮振动等问题，降低了小区播种机的排种性能，排种质量差。同时，由于小区播种机属于科研院所和育种公司的专用播种机，价格比较昂贵，是一般大田播种机的几十倍，但是传统的小区播种机械只能实现小播量的小区播种作业，使用率低，很长时间内造成机具的搁置浪费。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种基于卫星定位的小区播种机，能够根据实时接收卫星定位的经纬度和速度信息进行小区播种机的自动控制，一次性完成小区的自动供种、落种和排种作业，实现了小区播种和连续播种模式切换，精确控制小区行长，改善播种均匀性，减少作业工工序、降低劳动强度，提高了利用效率。
本发明的另一个目的是提供一种基于卫星定位的小区播种的自动播种方法。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于卫星定位的小区播种机，包括自动供种装置1、六分排种装置2、连续排种装置3、单行排种装置4、开沟播种装置5和自走式底盘7。
所述自动供种装置1、六分排种装置2、单行排种装置4、开沟播种装置5从上至下依次安装在自走式底盘7的中部；两个连续排种装置3安装在自走式底盘7的前部，位于六分排种装置2的前方。
所述自动供种装置1包括种杯托板101、种杯底座102、种杯103、固定架104、从动轴106、主动轴107、主动链轮108、供种电机110、从动链轮111和传动链条112；所述种杯托板101通过固定架104水平地固接在自走式底盘7上；竖直设置的从动轴106和主动轴107的两端分别通过带座轴承105安装在固定架104和种杯托板101上，所述主动链轮108和从动链轮111分别固接在主动轴107和从动轴106的下部；所述传动链条112套设在主动链轮108和从动链轮111上；所述供种电机110的动力输出轴通过供种联轴器109与主动轴107连接；所述传动链条112上等间距地固接有多个链条翼板113，每个链条翼板113上均固接一用于承载种杯103的环形种杯底座102；种杯103的下边缘与种杯托板101紧密贴合；种杯托板101上设有一与种杯103相对应的供种口114。
所述六分排种装置2包括存种筒201、扰动式锥体202、运种格盘203、排种底板204、排种驱动电机205、锥齿轮差速传动机构206、接种漏斗207、首次落种提升机构208；所述存种筒201设置在供种口114的下方，所述首次落种提升机构208与存种筒201连接，用于可控地带动存种筒201沿竖直方向上升或下落；所述扰动式锥体202包括锥体2021和扰动叶片2022，扰动叶片2022固接在锥体2021的顶端；存种筒201下落时，存种筒201下边缘与锥体2021接触，扰动叶片2022位于存种筒201内部；所述排种驱动电机205通过锥齿轮差速传动机构206分别与运种格盘203和扰动式锥体202连接，驱动运种格盘203和扰动式锥体202在排种底板204上差速旋转；所述排种底板204上周向均布六个排种口2041，每个排种口2041的下方均设置有一接种漏斗207。
所述单行排种装置4包括侧板401、上固定板402、二次落种提升推杆403、上固定座404、二次存种筒405、固定套筒406、移动板407、单行排种锥体408、单行底板409、单行驱动电机410、下排种管411、下固定板412和下固定座413；所述上固定板402通过两个侧板401与下固定板412固接；六个单行底板409固接在下固定板412上，每个单行底板409上均设有一通过单行驱动电机410驱动旋转的单行排种锥体408，每个单行排种锥体408上方均设有二次存种筒405，各二次存种筒405通过固定套筒406固接在移动板407上，所述移动板407的两端分别位于两个侧板401的竖直方向的移动滑槽414内；两个二次落种提升推杆403的上端通过上固定座404固接在上固定板402上，下端通过下固定座413固接在移动板407上，带动二次存种筒405上升或下落；所述二次存种筒405通过种管与接种漏斗207连通；当二次存种筒405下落时，其下边缘与单行排种锥体408接触；每个单行底板409上开有落种口；所述下排种管411的上端口置于单行底板409的落种口的下方，下排种管411的下端口与开沟播种装置5连接。
所述连续排种装置3包括种箱301、连接管303、三行连续排种外壳304、叶片式排种盘305、传动轴306、安装轴承307、固定套管308、排种联轴器309和连续驱动电机310；所述三行连续排种外壳304和叶片式排种盘305构成叶片式排种器；所述种箱301通过连接管303与三行连续排种外壳304的进种口连接；所述三行连续排种外壳304上设有三个排种口，各排种口分别通过种管与开沟播种装置5连接；所述传动轴306垂直固接在叶片式排种盘305的下端面；所述连续驱动电机310的动力输出轴通过排种联轴器309与传动轴306连接；所述固定套管308套设在传动轴306的外侧，传动轴306通过安装轴承307与固定套管308连接，固定套管308的上端与三行连续排种外壳304固接，下端与连续驱动电机310的外壳固接。
所述种杯103为一上粗下细的中空圆台体。
所述扰动叶片2022呈螺旋状。
所述二次落种提升推杆403采用电控式推杆，提升高度为0～100mm。
所述叶片式排种盘305的上端面中部设有圆锥形凸起3051，所述凸起3051的外侧均匀环绕有多个分种叶片3052。
所述种箱301与连接管303之间设有挡板302，挡板302用于调节种箱301出种口的大小，进而调节播种量。
所述小区播种机进一步包括自动控制系统6，自动控制系统6包括起始检测模块601、车载终端602、主控制器603、卫星定位系统604、自动供种控制模块605、首次落种提升控制模块606、六分排种控制模块607、二次落种提升控制模块608、单行排种控制模块609和连续排种控制模块610；
所述起始检测模块601包括安装在自走式底盘7左前侧的探测传感器6011，每一列小区的起始位置和结束位置设有标志杆，当探测传感器6011探测到起始位置的标志杆时，产生电压信号，并通过起始检测模块601传输到主控制器603；所述车载终端602具有人机交互界面，能够对小区播种机的长度、间隔长度以及供种电机110的自动供种转速和供种时间、单行驱动电机410的转速、连续驱动电机310的转速进行设置；所述卫星定位系统604的卫星天线6041安装在自走式底盘7的前端中间位置，能够将小区播种机的实时作业经纬度信息和速度信息传输给主控制器603；所述自动供种控制模块605实现对供种电机110的转速控制和启停控制，进而带动种杯103完成小区的自动供种作业；所述首次落种提升控制模块606实现对存种筒201的提升和回位控制，实现首次落种作业；所述六分排种控制模块607对排种驱动电机205控制，实现种子的均匀分配进入到单行排种装置4；所述二次落种提升控制模块608对二次落种提升推杆403控制，进而带动二次存种筒405提升到所需位置，实现种子的二次落种进入到单行排种锥体408；所述单行排种控制模块609对单行驱动电机410进行转速调控，进行实现单行排种锥体408控制，完成每一行的排种作业；所述连续排种控制模块610对连续驱动电机310进行控制，实现叶片式排种盘305的高速旋转，实现连续播种作业。
一种利用所述的小区播种机的基于卫星定位的小区自动化播种方法，包括以下步骤：
S1、播种模式选择；
自动控制系统6进行初始化，车载终端602与主控制器603建立数据通讯，卫星定位系统604与主控制器603进行信息传输；通过车载终端602进行小区播种作业模式和连续播种作业模式选择；
S2、小区播种作业模式；小区播种机自一列小区的首个小区开始播种作业，每一列小区的起始位置和结束位置分别设有标志杆；
S2.1、进入播种小区前，将所需播种的小区种粒按照顺序依次加入到自动供种装置1相应的种杯103内；并设置小区播种参数：要播种的小区的播种长度L、相邻小区之间的间隔距离ΔL、自动供种转速n1和供种时间t1；
S2.2、供种：供种电机110根据步骤S2.1设置的自动供种转速n1和供种时间t1通过公式1确定旋转角度：
Figure GDA0003388819050000061
式中，α为供种电机110的旋转角度，单位为°；n1为自动供种转速，单位为r/min；t1为供种时间，单位为s；
驱动种杯103随传动链条112移动，使得种杯103经过种杯托板101上的圆形的供种口114，该种杯103内的全部种子落入到存种筒201后，供种电机110停止转动，排种驱动电机205以六分排种转速进行转动，驱动运种格盘203和扰动式锥体202旋转；存种筒201内的种子处于扰动叶片2022的扰动状态下；
S2.3、首次落种：首次落种提升控制模块606控制首次落种提升机构208提升存种筒201，种子进入到运种格盘203；运种格盘203将种子推动，经过排种底板204的各排种口2041，种子依次落入到单行排种装置4的二次存种筒405内；
S2.4、小区播种机进入小区作业，确定起始播种位置；
如果起始检测模块601的探测传感器6011检测到小区起始位置的标志杆，则利用卫星定位系统604获取并记录该位置经纬度坐标X0(A0，B0)，其中A0为起始经度坐标、B0为起始纬度坐标，并将该位置标记为该列小区的首个小区的起始播种位置；
如果起始检测模块601的探测传感器6011未检测到小区起始位置的标志杆，则利用卫星定位系统604实时获取小区播种机的实时位置的经纬度坐标X1(A1，B1)，A1为实时经度坐标、B1为实时纬度坐标，并传输到主控制器603，主控制器603根据公式2计算获得当前位置与该列小区的首个小区的起始播种位置之间的距离D(单位为m)，
Figure GDA0003388819050000071
其中，k为修正系数；R为地球半径，单位为m；ΔA为实时经度坐标A1与起始经度坐标A0之间的差值，单位为°；ΔB为实时纬度坐标B1与起始纬度坐标B0之间的差值，单位为°；
如果D满足公式3：
-0.05≤D-N(L+ΔL)≤0.05 公式3
式中，N为已播小区的个数；L为要播种的小区的播种长度，单位为m；ΔL相邻小区之间的间隔距离，单位为m；
则将当前位置标记为当前小区的起始播种位置；
S2.5、二次落种、播种：当小区播种机到达起始播种位置后，二次落种提升推杆403收缩，带动各二次存种筒405提升，各二次存种筒405内的种子通过单行排种锥体408均匀地经下排种管411落入开沟播种装置5，完成播种作业；当种子全部从二次存种筒405脱离后，二次落种提升推杆403伸长，二次存种筒405回位；其中，单行排种锥体408通过公式4确定旋转速度：
Figure GDA0003388819050000081
式中，nd为单行排种锥体408的转速，单位为r/min；v为卫星定位系统604获取的小区播种机的实时作业速度，单位为m/s；L为要播种的小区的播种长度，单位为m；
S2.6、重复步骤S2.2～S2.5，直到起始检测模块601的探测传感器6011检测到当前该列小区的结束位置的标志杆后，完成一列小区播种，系统初始化，准备进行下一列的小区播种作业，重复步骤S2；
S3、连续播种作业模式；
将种子倒入连续排种装置3；设置连续排种装置3的连续驱动电机310的转速，播种时，每个连续排种装置3能够进行三个种行的排种作业，将种子排入每个种行所对应的开沟播种装置5中，完成连续播种作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明将小区排种装置和大田连续播种装置有机结合，能够实现小区和大田的连续播种作业，提高了小区播种机的使用效率；自动供种装置能够实现多个小区的自动供种作业，代替了传统的人工辅助倒种，解放了劳动力；小区播种先进行六行分种再进行单行排种，避免了各行之间的相互干扰，每一行独立播种作业；基于卫星定位的小区播种自动播种方法，能够有效地提高小区播种机的自动化作业水平，降低了人员劳动强度，提高了小区播种机械化作业精度。
附图说明
图1为本发明的基于卫星定位的小区播种机的结构示意图；
图2为本发明的基于卫星定位的小区播种机的俯视图；
图3为本发明的自动供种装置的结构示意图；
图4为本发明的六分排种装置2的结构示意图；
图5为本发明的扰动式锥体的结构示意图；
图6为本发明的排种底板的结构示意图；
图7为本发明的单行排种装置的结构示意图；
图8为本发明的连续排种装置的结构示意图；
图9为本发明的叶片式排种盘的结构示意图；
图10为本发明的自动控制系统的模块组成示意图；
图11为本发明的小区播种作业示意图。
其中的附图标记为：
1自动供种装置 101种杯托板
102种杯底座 103种杯
104固定架 105带座轴承
106从动轴 107主动轴
108主动链轮 109供种联轴器
110供种电机 111从动链轮
112传动链条 113链条翼板
114供种口 2六分排种装置
201存种筒 202扰动式锥体
2021锥体 2022扰动叶片
203运种格盘 204排种底板
2041排种口 205排种驱动电机
206锥齿轮差速传动机构 207接种漏斗
208首次落种提升机构 3连续排种装置
301种箱 302挡板
303连接管 304三行连续排种外壳
305叶片式排种盘 3051凸起
3052分种叶片 306传动轴
307安装轴承 308固定套管
309排种联轴器 310连续驱动电机
4单行排种装置 401侧板
402上固定板 403二次落种提升推杆
404上固定座 405二次存种筒
406固定套筒 407移动板
408单行排种锥体 409单行底板
410单行驱动电机 411下排种管
412下固定板 413下固定座
414移动滑槽 5开沟播种装置
6自动控制系统 601起始检测模块
6011探测传感器 602车载终端
603主控制器 604卫星定位系统
6041卫星天线 605自动供种控制模块
606首次落种提升控制模块 607六分排种控制模块
608二次落种提升控制模块 609单行排种控制模块
610连续排种控制模块 7自走式底盘
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1和图2所示，一种基于卫星定位的小区播种机包括自动供种装置1、六分排种装置2、连续排种装置3、单行排种装置4、开沟播种装置5、自动控制系统6和自走式底盘7。
所述自动供种装置1、六分排种装置2、单行排种装置4、开沟播种装置5从上至下依次安装在自走式底盘7的中部；两个连续排种装置3安装在自走式底盘7的前部，位于六分排种装置2的前方。
如图3所示，所述自动供种装置1包括种杯托板101、种杯底座102、种杯103、固定架104、从动轴106、主动轴107、主动链轮108、供种电机110、从动链轮111和传动链条112；所述种杯托板101通过固定架104水平地固接在自走式底盘7上；竖直设置的从动轴106和主动轴107的两端分别通过带座轴承105安装在固定架104和种杯托板101上，所述主动链轮108和从动链轮111分别固接在主动轴107和从动轴106的下部；所述传动链条112套设在主动链轮108和从动链轮111上；所述供种电机110的动力输出轴通过供种联轴器109与主动轴107连接。所述传动链条112上等间距地固接有多个链条翼板113，每个链条翼板113上均固接一用于承载种杯103的环形种杯底座102；所述种杯103为一上粗下细的中空圆台体，种杯103的下边缘与种杯托板101紧密贴合；种杯托板101上设有一与种杯103相对应的圆形供种口114；种杯103随着传动链条112的旋转在种杯托板101上移动，经过供种口114时，由于失去种杯托板101的承载，种杯103的种子在重力的作用下落入到下方的六分排种装置2中，完成一次供种作业。
如图4所示，所述六分排种装置2包括存种筒201、扰动式锥体202、运种格盘203、排种底板204、排种驱动电机205、锥齿轮差速传动机构206、接种漏斗207、首次落种提升机构208；所述存种筒201设置在供种口114的下方，所述首次落种提升机构208与存种筒201连接，用于可控地带动存种筒201沿竖直方向上升或下落。如图5所示，所述扰动式锥体202包括锥体2021和扰动叶片2022，扰动叶片2022呈螺旋状，固接在锥体2021的顶端；存种筒201下落时，存种筒201下边缘与锥体2021接触，扰动叶片2022位于存种筒201内部。所述排种驱动电机205通过锥齿轮差速传动机构206分别与运种格盘203和扰动式锥体202连接，驱动运种格盘203和扰动式锥体202在排种底板204上差速旋转。如图6所示，所述排种底板204上周向均布六个排种口2041，每个排种口2041的下方均设置有一接种漏斗207，每个接种漏斗207通过种管与下方的单行排种装置4连接。
所述六分排种装置2工作时，排种驱动电机205通过锥齿轮差速传动机构206带动运种格盘203和扰动式锥体202差速旋转，扰动叶片2022的转动使存种筒201内种子处于扰动状态，避免出现存种筒201内的种粒一侧高一侧低的情况；首次落种提升机构208带动存种筒201上升，存种筒201内的种子沿锥体2021滑落进入运种格盘203，运种格盘203推动种子依次经过排种底板204上的排种口2041，进而将种子分成六份，通过接种漏斗207和种管分别进入到下方的各自对应的单行排种装置4。
如图7所示，所述单行排种装置4包括侧板401、上固定板402、二次落种提升推杆403、上固定座404、二次存种筒405、固定套筒406、移动板407、单行排种锥体408、单行底板409、单行驱动电机410、下排种管411、下固定板412和下固定座413。所述上固定板402通过两个侧板401与下固定板412固接，构成一矩形框架；六个单行底板409固接在下固定板412上，每个单行底板409上均设有一通过单行驱动电机410驱动旋转的单行排种锥体408，每个单行排种锥体408上方均设有二次存种筒405，各二次存种筒405通过固定套筒406固接在移动板407上，所述移动板407的两端分别位于两个侧板401的竖直方向的移动滑槽414内；两个二次落种提升推杆403的上端通过上固定座404固接在上固定板402上，下端通过下固定座413固接在移动板407上，带动二次存种筒405上升或下落。所述二次存种筒405通过种管与接种漏斗207连通。当二次存种筒405下落时，其下边缘与单行排种锥体408接触；每个单行底板409上开有落种口，排种锥体408转动带动种子经过单行底板409的落种口形成单行排种；所述下排种管411的上端口置于单行底板409的落种口的下方，下排种管411的下端口与开沟播种装置5连接。
所述二次落种提升推杆403采用电控式推杆，提升高度在0～100mm范围内可调，能够根据不同的需求设置相对应的提升高度。
所述单行排种装置4在未进行单行排种作业前，二次落种提升推杆403伸长将二次存种筒405与单行排种锥体408紧密贴合，将六分排种装置2排下的种子进行二次存种；当到达播种区域时，二次落种提升推杆403上升，带动移动板407沿移动滑槽414向上移动，进而二次存种筒405到达指定的提升高度，种子进入单行排种锥体408；单行驱动电机410驱动单行排种锥体408旋转，推动种子依次经过单行底板409的落种口进入到下排种管411，从而完成单行排种作业。
如图8所示，所述连续排种装置3包括种箱301、挡板302、连接管303、三行连续排种外壳304、叶片式排种盘305、传动轴306、安装轴承307、固定套管308、排种联轴器309和连续驱动电机310。所述三行连续排种外壳304和叶片式排种盘305构成叶片式排种器；所述种箱301通过连接管303与三行连续排种外壳304的进种口连接；所述种箱301与连接管303之间设有挡板302，挡板302用于调节种箱301出种口的大小，进而调节播种量。所述三行连续排种外壳304上设有三个排种口，各排种口分别通过种管与开沟播种装置5连接；如图9所示，所述叶片式排种盘305的上端面中部设有圆锥形凸起3051，所述凸起3051的外侧均匀环绕有多个分种叶片3052；凸起3051能够将落下的种子滑入到分种叶片3052的区域，进而高速旋转的排种叶片3052将种子甩入到三行连续排种外壳304的三个排种口所对应的三行种管内；所述传动轴306垂直固接在叶片式排种盘305的下端面；所述连续驱动电机310的动力输出轴通过排种联轴器309与传动轴306连接，带动叶片式排种盘305高速旋转；所述固定套管308套设在传动轴306的外侧，传动轴306通过安装轴承307与固定套管308连接，固定套管308的上端与三行连续排种外壳304固接，下端与连续驱动电机310的外壳固接。
所述连续排种装置3用于完成大播量的连续播种作业，是对小区播种机多用途的一个创新。工作时，根据所需播种量，调节挡板302改变种箱301的出种口大小，以满足要求；种子经过连接管303进入到叶片式排种盘305；连续驱动电机310带动叶片式排种盘305高速旋转，种子沿着排种叶片3052连续向外滑动，形成均匀种子流依次被甩入到三行连续排种外壳304的排种口所连接的三行种管内，从而完成三行的连续排种作业；排种的种子最终通过种管进入到开沟播种装置5，完成连续的播种作业。
如图10所示，所述自动控制系统6包括起始检测模块601、车载终端602、主控制器603、卫星定位系统604、自动供种控制模块605、首次落种提升控制模块606、六分排种控制模块607、二次落种提升控制模块608、单行排种控制模块609和连续排种控制模块610。
所述起始检测模块601包括安装在自走式底盘7左前侧的探测传感器6011，每一列小区的起始位置和结束位置设有标志杆，当探测传感器6011探测到起始位置的标志杆时，会产生电压信号，并通过起始检测模块601传输到主控制器603；所述车载终端602设计有良好的人机交互界面，能够对小区播种机的长度、间隔长度以及所控制的参数进行设置；所述卫星定位系统604的卫星天线6041安装在自走式底盘7的前端中间位置，能够将小区播种机的实时作业经纬度信息和速度信息传输给主控制器603；所述自动供种控制模块605实现对供种电机110的转速控制和启停控制，进而带动种杯103完成小区的自动供种作业；所述首次落种提升控制模块606实现对存种筒201的提升和回位控制，实现首次落种作业；所述六分排种控制模块607对排种驱动电机205控制，实现种子的均匀分配进入到单行排种装置4；所述二次落种提升控制模块608对二次落种提升推杆403控制，进而带动二次存种筒405提升到所需位置，实现种子的二次落种进入到单行排种锥体408；所述单行排种控制模块609对单行驱动电机410进行转速调控，进行实现单行排种锥体408控制，完成每一行的排种作业；所述连续排种控制模块610对连续驱动电机310进行控制，实现叶片式排种盘305的高速旋转，实现连续播种作业。
一种利用上述小区播种机的基于卫星定位的小区自动化播种方法，该方法包括以下步骤：
S1、播种模式选择；
自动控制系统6进行初始化，车载终端602与主控制器603建立数据通讯，卫星定位系统604与主控制器603进行信息传输；通过车载终端602进行小区播种作业模式和连续播种作业模式选择；
S2、小区播种作业模式；小区播种机自一列小区的首个小区开始播种作业，每一列小区的起始位置和结束位置分别设有标志杆，如图11所示；
S2.1、进入播种小区前，将所需播种的小区种粒按照顺序依次加入到自动供种装置1相应的种杯103内；并设置小区播种参数：要播种的小区的播种长度L、相邻小区之间的间隔距离ΔL、自动供种转速n1和供种时间t1；
S2.2、供种：供种电机110根据步骤S2.1设置的自动供种转速n1和供种时间t1通过公式1确定旋转角度：
Figure GDA0003388819050000161
式中，α为供种电机110的旋转角度，单位为°；n1为自动供种转速，单位为r/min；t1为供种时间，单位为s。
驱动种杯103随传动链条112移动，使得种杯103经过种杯托板101上的圆形的供种口114，该种杯103内的全部种子落入到存种筒201后，供种电机110停止转动，排种驱动电机205以六分排种转速进行转动，驱动运种格盘203和扰动式锥体202旋转；存种筒201内的种子处于扰动叶片2022的扰动状态下；
S2.3、首次落种：首次落种提升控制模块606控制首次落种提升机构208提升存种筒201，种子进入到运种格盘203；运种格盘203将种子推动，经过排种底板204的各排种口2041，种子依次落入到单行排种装置4的二次存种筒405内；
S2.4、小区播种机进入小区作业，确定起始播种位置；
如果起始检测模块601的探测传感器6011检测到小区起始位置的标志杆，则利用卫星定位系统604获取并记录该位置经纬度坐标X0(A0，B0)，其中A0为起始经度坐标、B0为起始纬度坐标，并将该位置标记为该列小区的首个小区的起始播种位置；
如果起始检测模块601的探测传感器6011未检测到小区起始位置的标志杆，则利用卫星定位系统604实时获取小区播种机的实时位置的经纬度坐标X1(A1，B1)，A1为实时经度坐标、B1为实时纬度坐标，并传输到主控制器603，主控制器603根据公式2计算获得当前位置与该列小区的首个小区的起始播种位置之间的距离D(单位为m)，
Figure GDA0003388819050000162
其中，k为修正系数；R为地球半径，单位为m；ΔA为实时经度坐标A1与起始经度坐标A0之间的差值，单位为°；ΔB为实时纬度坐标B1与起始纬度坐标B0之间的差值，单位为°；
如果D满足公式3：
-0.05≤D-N(L+ΔL)≤0.05 公式3
式中，N为已播小区的个数；L为要播种的小区的播种长度，单位为m；ΔL相邻小区之间的间隔距离，单位为m；
则将当前位置标记为当前小区的起始播种位置；
S2.5、二次落种、播种：当小区播种机到达起始播种位置后，二次落种提升推杆403收缩，带动各二次存种筒405提升，各二次存种筒405内的种子通过单行排种锥体408均匀地经下排种管411落入开沟播种装置5，完成播种作业；当种子全部从二次存种筒405脱离后，二次落种提升推杆403伸长，二次存种筒405回位；其中，单行排种锥体408通过公式4确定旋转速度：
Figure GDA0003388819050000171
式中，nd为单行排种锥体408的转速，单位为r/min；v为卫星定位系统604获取的小区播种机的实时作业速度，单位为m/s；L为要播种的小区的播种长度，单位为m；
S2.6、重复步骤S2.2～S2.5，直到起始检测模块601的探测传感器6011检测到当前该列小区的结束位置的标志杆后，完成一列小区播种，系统初始化，准备进行下一列的小区播种作业，重复步骤S2；
S3、连续播种作业模式；
将种子倒入连续排种装置3；设置连续排种装置3的连续驱动电机310的转速，播种时，每个连续排种装置3能够进行三个种行的排种作业，将种子排入每个种行所对应的开沟播种装置5中，完成连续播种作业。
最后需要指出的是：尽管上述通过举例说明，已经描述了本发明最佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓的前提下，任何修改和变化都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，包括自动供种装置（1）、六分排种装置（2）、连续排种装置（3）、单行排种装置（4）、开沟播种装置（5）和自走式底盘（7）；
所述自动供种装置（1）、六分排种装置（2）、单行排种装置（4）、开沟播种装置（5）从上至下依次安装在自走式底盘（7）的中部；两个连续排种装置（3）安装在自走式底盘（7）的前部，位于六分排种装置（2）的前方；
所述自动供种装置（1）包括种杯托板（101）、种杯底座（102）、种杯（103）、固定架（104）、从动轴（106）、主动轴（107）、主动链轮（108）、供种电机（110）、从动链轮（111）和传动链条（112）；所述种杯托板（101）通过固定架（104）水平地固接在自走式底盘（7）上；竖直设置的从动轴（106）和主动轴（107）的两端分别通过带座轴承（105）安装在固定架（104）和种杯托板（101）上，所述主动链轮（108）和从动链轮（111）分别固接在主动轴（107）和从动轴（106）的下部；所述传动链条（112）套设在主动链轮（108）和从动链轮（111）上；所述供种电机（110）的动力输出轴通过供种联轴器（109）与主动轴（107）连接；所述传动链条（112）上等间距地固接有多个链条翼板（113），每个链条翼板（113）上均固接一用于承载种杯（103）的环形种杯底座（102）；种杯（103）的下边缘与种杯托板（101）紧密贴合；种杯托板（101）上设有一与种杯（103）相对应的供种口（114）；
所述六分排种装置（2）包括存种筒（201）、扰动式锥体（202）、运种格盘（203）、排种底板（204）、排种驱动电机（205）、锥齿轮差速传动机构（206）、接种漏斗（207）、首次落种提升机构（208）；所述存种筒（201）设置在供种口（114）的下方，所述首次落种提升机构（208）与存种筒（201）连接，用于可控地带动存种筒（201）沿竖直方向上升或下落；所述扰动式锥体（202）包括锥体（2021）和扰动叶片（2022），扰动叶片（2022）固接在锥体（2021）的顶端；存种筒（201）下落时，存种筒（201）下边缘与锥体（2021）接触，扰动叶片（2022）位于存种筒（201）内部；所述排种驱动电机（205）通过锥齿轮差速传动机构（206）分别与运种格盘（203）和扰动式锥体（202）连接，驱动运种格盘（203）和扰动式锥体（202）在排种底板（204）上差速旋转；所述排种底板（204）上周向均布六个排种口（2041），每个排种口（2041）的下方均设置有一接种漏斗（207）；
所述单行排种装置（4）包括侧板（401）、上固定板（402）、二次落种提升推杆（403）、上固定座（404）、二次存种筒（405）、固定套筒（406）、移动板（407）、单行排种锥体（408）、单行底板（409）、单行驱动电机（410）、下排种管（411）、下固定板（412）和下固定座（413）；所述上固定板（402）通过两个侧板（401）与下固定板（412）固接；六个单行底板（409）固接在下固定板（412）上，每个单行底板（409）上均设有一通过单行驱动电机（410）驱动旋转的单行排种锥体（408），每个单行排种锥体（408）上方均设有二次存种筒（405），各二次存种筒（405）通过固定套筒（406）固接在移动板（407）上，所述移动板（407）的两端分别位于两个侧板（401）的竖直方向的移动滑槽（414）内；两个二次落种提升推杆（403）的上端通过上固定座（404）固接在上固定板（402）上，下端通过下固定座（413）固接在移动板（407）上，带动二次存种筒（405）上升或下落；所述二次存种筒（405）通过种管与接种漏斗（207）连通；当二次存种筒（405）下落时，其下边缘与单行排种锥体（408）接触；每个单行底板（409）上开有落种口；所述下排种管（411）的上端口置于单行底板（409）的落种口的下方，下排种管（411）的下端口与开沟播种装置（5）连接；
所述连续排种装置（3）包括种箱（301）、连接管（303）、三行连续排种外壳（304）、叶片式排种盘（305）、传动轴（306）、安装轴承（307）、固定套管（308）、排种联轴器（309）和连续驱动电机（310）；所述三行连续排种外壳（304）和叶片式排种盘（305）构成叶片式排种器；所述种箱（301）通过连接管（303）与三行连续排种外壳（304）的进种口连接；所述三行连续排种外壳（304）上设有三个排种口，各排种口分别通过种管与开沟播种装置（5）连接；所述传动轴（306）垂直固接在叶片式排种盘（305）的下端面；所述连续驱动电机（310）的动力输出轴通过排种联轴器（309）与传动轴（306）连接；所述固定套管（308）套设在传动轴（306）的外侧，传动轴（306）通过安装轴承（307）与固定套管（308）连接，固定套管（308）的上端与三行连续排种外壳（304）固接，下端与连续驱动电机（310）的外壳固接。
2.根据权利要求1所述的基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，所述种杯（103）为一上粗下细的中空圆台体。
3.根据权利要求1所述的基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，所述扰动叶片（2022）呈螺旋状。
4.根据权利要求1所述的基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，所述二次落种提升推杆（403）采用电控式推杆，提升高度为0~100mm。
5.根据权利要求1所述的基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，所述叶片式排种盘（305）的上端面中部设有圆锥形凸起（3051），所述凸起（3051）的外侧均匀环绕有多个分种叶片（3052）。
6.根据权利要求1所述的基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，所述种箱（301）与连接管（303）之间设有挡板（302），挡板（302）用于调节种箱（301）出种口的大小，进而调节播种量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于卫星定位的小区播种机，其特征在于，所述小区播种机进一步包括自动控制系统（6），自动控制系统（6）包括起始检测模块（601）、车载终端（602）、主控制器（603）、卫星定位系统（604）、自动供种控制模块（605）、首次落种提升控制模块（606）、六分排种控制模块（607）、二次落种提升控制模块（608）、单行排种控制模块（609）和连续排种控制模块（610）；
所述起始检测模块（601）包括安装在自走式底盘（7）左前侧的探测传感器（6011），每一列小区的起始位置和结束位置设有标志杆，当探测传感器（6011）探测到起始位置的标志杆时，产生电压信号，并通过起始检测模块（601）传输到主控制器（603）；所述车载终端（602）具有人机交互界面，能够对小区播种机的长度、间隔长度以及供种电机（110）的自动供种转速和供种时间、单行驱动电机（410）的转速、连续驱动电机（310）的转速进行设置；所述卫星定位系统（604）的卫星天线（6041）安装在自走式底盘（7）的前端中间位置，能够将小区播种机的实时作业经纬度信息和速度信息传输给主控制器（603）；所述自动供种控制模块（605）实现对供种电机（110）的转速控制和启停控制，进而带动种杯（103）完成小区的自动供种作业；所述首次落种提升控制模块（606）实现对存种筒（201）的提升和回位控制，实现首次落种作业；所述六分排种控制模块（607）对排种驱动电机（205）控制，实现种子的均匀分配进入到单行排种装置（4）；所述二次落种提升控制模块（608）对二次落种提升推杆（403）控制，进而带动二次存种筒（405）提升到所需位置，实现种子的二次落种进入到单行排种锥体（408）；所述单行排种控制模块（609）对单行驱动电机（410）进行转速调控，进行实现单行排种锥体（408）控制，完成每一行的排种作业；所述连续排种控制模块（610）对连续驱动电机（310）进行控制，实现叶片式排种盘（305）的高速旋转，实现连续播种作业。
8.一种利用权利要求7所述的小区播种机的基于卫星定位的小区自动化播种方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、播种模式选择；
自动控制系统（6）进行初始化，车载终端（602）与主控制器（603）建立数据通讯，卫星定位系统（604）与主控制器（603）进行信息传输；通过车载终端（602）进行小区播种作业模式和连续播种作业模式选择；
S2、小区播种作业模式；小区播种机自一列小区的首个小区开始播种作业，每一列小区的起始位置和结束位置分别设有标志杆；
S2.1、进入播种小区前，将所需播种的小区种粒按照顺序依次加入到自动供种装置（1）相应的种杯（103）内；并设置小区播种参数：要播种的小区的播种长度L、相邻小区之间的间隔距离∆L、自动供种转速n 1和供种时间t 1；
S2.2、供种：供种电机（110）根据步骤S2.1设置的自动供种转速n 1和供种时间t 1通过公式1确定旋转角度：
Figure 657878DEST_PATH_IMAGE001
公式1
式中，α为供种电机（110）的旋转角度，单位为°；n 1为自动供种转速，单位为r/min；t 1为供种时间，单位为s；
驱动种杯（103）随传动链条（112）移动，使得种杯（103）经过种杯托板（101）上的圆形的供种口（114），该种杯（103）内的全部种子落入到存种筒（201）后，供种电机（110）停止转动，排种驱动电机（205）以六分排种转速进行转动，驱动运种格盘（203）和扰动式锥体（202）旋转；存种筒（201）内的种子处于扰动叶片（2022）的扰动状态下；
S2.3、首次落种：首次落种提升控制模块（606）控制首次落种提升机构（208）提升存种筒（201），种子进入到运种格盘（203）；运种格盘（203）将种子推动，经过排种底板（204）的各排种口（2041），种子依次落入到单行排种装置（4）的二次存种筒（405）内；
S2.4、小区播种机进入小区作业，确定起始播种位置；
如果起始检测模块（601）的探测传感器（6011）检测到小区起始位置的标志杆，则利用卫星定位系统（604）获取并记录该位置经纬度坐标X 0(A 0，B 0)，其中A 0为起始经度坐标、B 0为起始纬度坐标，并将该位置标记为该列小区的首个小区的起始播种位置；
如果起始检测模块（601）的探测传感器（6011）未检测到小区起始位置的标志杆，则利用卫星定位系统（604）实时获取小区播种机的实时位置的经纬度坐标X 1(A 1，B 1)，A 1为实时经度坐标、B 1为实时纬度坐标，并传输到主控制器（603），主控制器（603）根据公式2计算获得当前位置与该列小区的首个小区的起始播种位置之间的距离D，
Figure 856778DEST_PATH_IMAGE002
公式2
其中，k为修正系数；R为地球半径，单位为m；ΔA为实时经度坐标A 1与起始经度坐标A 0之间的差值，单位为°；ΔB为实时纬度坐标B 1与起始纬度坐标B 0之间的差值，单位为°；
如果D满足公式3：
Figure 322394DEST_PATH_IMAGE003
公式3
式中，N为已播小区的个数；L为要播种的小区的播种长度，单位为m；∆L相邻小区之间的间隔距离，单位为m；
则将当前位置标记为当前小区的起始播种位置；
S2.5、二次落种、播种：当小区播种机到达起始播种位置后，二次落种提升推杆（403）收缩，带动各二次存种筒（405）提升，各二次存种筒（405）内的种子通过单行排种锥体（408）均匀地经下排种管（411）落入开沟播种装置（5），完成播种作业；当种子全部从二次存种筒（405）脱离后，二次落种提升推杆（403）伸长，二次存种筒（405）回位；其中，单行排种锥体（408）通过公式4确定旋转速度：
Figure 315758DEST_PATH_IMAGE004
公式4
式中，n d 为单行排种锥体（408）的转速，单位为r/min；v为卫星定位系统（604）获取的小区播种机的实时作业速度，单位为m/s；L为要播种的小区的播种长度，单位为m；
S2.6、重复步骤 S2.2~S2.5，直到起始检测模块（601）的探测传感器（6011）检测到当前该列小区的结束位置的标志杆后，完成一列小区播种，系统初始化，准备进行下一列的小区播种作业，重复步骤 S2；
S3、连续播种作业模式；
将种子倒入连续排种装置（3）；设置连续排种装置（3）的连续驱动电机（310）的转速，播种时，每个连续排种装置（3）能够进行三个种行的排种作业，将种子排入每个种行所对应的开沟播种装置（5）中，完成连续播种作业。
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