CN113412707B - 基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法 - Google Patents

基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113412707B
CN113412707B CN202110574070.8A CN202110574070A CN113412707B CN 113412707 B CN113412707 B CN 113412707B CN 202110574070 A CN202110574070 A CN 202110574070A CN 113412707 B CN113412707 B CN 113412707B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tractor
direct seeding
beidou
sowing
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110574070.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113412707A (zh
Inventor
尹修杰
杨进超
吴承隆
张诗宇
贾守东
朱虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Hezo Electromechanical Technology Co ltd
Original Assignee
Shandong Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Jiaotong University filed Critical Shandong Jiaotong University
Priority to CN202110574070.8A priority Critical patent/CN113412707B/zh
Publication of CN113412707A publication Critical patent/CN113412707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113412707B publication Critical patent/CN113412707B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C7/00—Sowing
    • A01C7/08—Broadcast seeders; Seeders depositing seeds in rows
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C7/00—Sowing
    • A01C7/20—Parts of seeders for conducting and depositing seed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Lifting Devices For Agricultural Implements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于北斗的水稻直播机组自适应方法，在拖拉机机体上设置控制装置、显示装置和RTK移动站，在直播机上安装北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B，控制装置对接收到的双天线位置信息处理后通过调平阀组控制调平油缸动作实现直播机的调平控制，同时通过提升阀组控制提升油缸动作实现直播机紧贴水面作业控制，实现直播机的自适应地面功能，调平油缸位移传感器和提升臂角位移传感器反馈到控制装置，构成闭环反馈。本发明同时公开了一种基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，步骤包括输入信息、设定实际播种行、计算播种往复次数、计算拖拉机行走轨迹线、行走路径规划导航。本发明受水田作业恶劣环境影响小，能灵活变行距，并具有自适应功能。

Description

基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法。
背景技术
目前水稻生产大多数采用机插秧，该生产方式育苗这一环节，生产成本高，生产环节多且复杂。在有些南方地区已经采用提前一个月将带芽的水稻种子直接撒播到水田中的方式，降低生产成本，提高作业效率。而水稻直播要求较高，难度较大，其基本要求为：水稻种子最好掩埋1～2cm以提高成活率。
目前水稻直播机由拖拉机三点悬挂挂接牵引，由拖拉机提升手柄操控直播机具的高度。拖拉机驾驶员很难保证这种精确的操作。另外由于水田淤泥下硬地存在左右或前后的高低不平，会引起拖拉机在作业的过程中，整个水稻直播机组前后俯仰，左右摇晃；宽幅农机具在左右摇晃时，其中一端很容易扎入泥土中，造成损失。因此宽幅水田直播作业理想要求是直播机具左右始终水平，前后始终贴紧水面以保证作业效果。
专利ZL201920760121.4公布了一种大型水稻直播作业机组自动控制装置，其中的控制装置使用浮子传感器进行作业机组提升的自动控制，能够保证作业机组紧贴水田表面的仿形运动，但是水田作业环境恶劣，一旦浮子传感器发生故障，整个直播机组陷入瘫痪。另外，目前基本上是一种宽幅直播机只对应一种行距的直播方式，不能灵活的进行变行距直播，当对直播行距要求出现变化时，需要更换对应型号的直播机，不仅操作麻烦，直播机的采购成本也较高。
因此需要寻找一种受水田作业恶劣环境影响小，能够灵活变行距，并能够始终保持直播机具左右水平，前后始终贴紧水面的水稻直播机组自动控制装置及其自适应方法、变行距实现方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于北斗的水稻直播机组自适应方法，使宽幅水稻直播机能够在作业过程中不受恶劣的作业环境影响，实现直播机的自平衡和仿地形控制。
本发明的目的同时在于提供一种基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，使宽幅水稻直播机能够实现可变行距播种，适应多种播种要求，降低设备成本。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
基于北斗的水稻直播机组自适应方法，直播机通过拖拉机三点悬挂机构与拖拉机机体连接，拖拉机三点悬挂机构的其中一侧提升杆由调平油缸代替，在拖拉机机体上设置控制装置、显示装置和RTK移动站，在直播机上安装采集直播机位置信息的北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B，北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B对称设置在直播机的左右两端；
在调平油缸上安装调平油缸位移传感器，拖拉机三点悬挂机构的其中一个提升臂上安装提升臂角位移传感器；
控制装置与显示装置通过can总线电气连接，控制装置与RTK移动站通过485总线电气连接，提升阀组、调平阀组、调平油缸位移传感器和提升臂角位移传感器分别与控制装置电气连接；
控制装置对接收到的双天线位置信息处理后通过调平阀组控制调平油缸动作实现直播机的调平控制，同时通过提升阀组控制提升油缸动作实现直播机紧贴水面作业控制，实现直播机的自适应地面功能，在此过程中，调平油缸位移传感器的位移变化和提升臂角位移传感器的位移变化反馈到控制装置，构成闭环反馈。
可选地，控制装置包括直播机数据处理模块S1、调平PID控制算法模块S2和仿形PID控制算法模块S3；
拖拉机进入水田时，直播机数据处理模块S1通过485总线接收RTK移动站的双天线位置信息，根据初始的双天线位置信息确定水田平均基准面zQ0；
拖拉机在水田行走过程中，直播机数据处理模块S1通过485总线实时接收RTK移动站的双天线位置信息，双天线位置信息包括：北斗GNSS天线A的平面坐标和高程信息，即(xA,yA,zA)，北斗GNSS天线B的平面坐标和高程信息，即(xB,yB,zB)；
直播机数据处理模块S1对接收到的双天线位置信息处理，一方面，利用北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的高程信息zA、zB，计算两者平均值得到直播机中间位置高度zQ，利用三角函数公式计算得到直播机倾斜角度θAB；另一方面将北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的平面坐标信息(xA,yA)、(xB,yB)进行均值得到直播机中间位置的平面坐标信息，将此信息通过can总线传递给显示装置；
调平PID控制算法模块S2接收到直播机倾斜角度θAB，以水平0°为基准，进行PID算法计算，输出调平PWM信号至调平阀组控制调平油缸进行调平动作，并实时检测调平油缸位移传感器的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机的自平衡控制；
仿形PID控制算法模块S3接收到直播机中间位置高度zQ，和水田平均基准面zQ0进行比较，获得偏差进行仿地形PID算法计算，输出仿形PWM信号至提升阀组控制提升油缸进行仿形动作，并实时检测提升臂角位移传感器的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机的仿地形控制。
本发明同时提供了一种基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，以所述的基于北斗的水稻直播机组自适应方法为基础，包括以下步骤：
(1)输入信息：显示装置的人机界面包括主界面信息输入区域、主界面播种信息显示区域和主界面导航轨迹显示区域，在主界面信息输入区域上输入水稻直播机幅宽值d和水稻直播机固定行数值M，显示装置计算得出水稻直播机固定行距值s0，并显示在主界面播种信息显示区域中；
(2)设定实际播种行：在主界面信息输入区域输入实际工作播种行设定值n(n为整数且n小于M)，同时通过机械设置其他播种行不工作，显示装置计算得出实际工作播种行行距值S1,S1＝d/(n-1)，并显示在主界面播种信息显示区域中；
(3)计算播种往复次数：在主界面信息输入区域输入需要的变行距值S2，经显示装置计算确定直播机来回播种的次数
Figure BDA0003083702370000031
判断N是否为整数，若否，则返回第(2)步进行重新设定；若满足要求则进入下一步骤；
(4)计算拖拉机行走轨迹线：显示装置根据所设的变行距值S2、来回播种次数N，计算出拖拉机行走轨迹线，并显示在主界面导航轨迹显示区域中；
(5)行走路径规划导航：显示装置根据RTK移动站双天线的位置信息和所计算的拖拉机行走轨迹线，实时进行导航。
可选地，步骤(1)中，同时在主界面信息输入区域上输入车辆轮距值和车辆宽度值，主界面导航轨迹显示区域中可根据双天线位置信息显示出车轮实时位置点。
可选地，步骤(2)中，选取的实际工作播种行中，相邻两个实际工作播种行之间等距。
可选地，步骤(2)中，可先通过实际播种需要的变行距数值S2粗略计算出实际工作播种行设定值n，计算公式为n＝1+d/(S2*N)(n为整数且n小于M)。实际工作中，根据工作效率选取n值，即首先选择比较多的实际工作播种行n，n值越大，直播机来回播种的次数N就越小，效率就越高，当不满足要求时，再逐渐减少实际工作播种行n的数量。
可选地，步骤(5)中，RTK移动站双天线的位置信息可反映拖拉机的实际行走轨迹，当拖拉机的实际行走轨迹偏离计算得出的拖拉机行走轨迹线时，需要根据偏离情况调整拖拉机的驾驶状态；显示拖拉机的车轮实时位置点，可避免拖拉机的车轮干涉已完成播种的播种行，压伤已播下的水稻种子，当拖拉机的车轮实时位置点与实际播种行轨迹线重合时，需要调整拖拉机的驾驶状态，直至拖拉机的车轮实时位置点与实际播种行轨迹线不干涉为止。
可选地，拖拉机的车轮行走在实际播种行之间。
采用上述技术方案，本发明具有以下优点：
本发明通过设置控制装置、显示装置和RTK移动站，能够使获得直播机的平面位置信息和高程信息，从而得到由于地面左右不平引起的直播机的左右晃动角度和直播机基于地形所处的位置信息，控制装置对数据处理后可分别实现调平和仿形控制，直播机作业机组根据北斗位置信息执行调平和仿形动作，精度高，反应快，可使直播机在作业过程中始终保持水平，同时可以自动贴紧水面作业，保证宽幅水稻直播机的高质量、高效率作业。
本发明通过变行距实现方法，使宽幅水稻直播机能够实现可变行距播种，适应多种播种要求，降低设备成本。
本发明中设置了北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B两个天线，不仅可以得出直播机的实时位置，还能通过左右两侧位置得出直播机的倾斜状态，两个天线的设置同时为调平控制、仿形控制和导航控制提供了数据基础。
综上，本发明能够使宽幅水稻直播机播种埋深保持均匀，同时能够实现可变行距播种，保证水稻播种作业质量，提高作业效率，适应多种播种要求，降低设备成本。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的自适应控制原理图；
图3是本发明的变行距原理图，其中实线为第一次播种示意，虚线为第二次播种示意；
图4是本发明的变行距导航流程图；
图5是本发明中显示装置的人机界面示意图，其中实线为实际播种行，虚线为拖拉机行走轨迹线。
附图标记：1、拖拉机；2、提升油缸；3、控制装置；4、显示装置，41、主界面信息输入区域，42、主界面播种信息显示区域，43、主界面导航轨迹显示区域；5、调平油缸；6、北斗GNSS天线A；7、直播机；8、提升臂角位移传感器，81、提升臂，82、提升杆，83、上拉杆，84、下拉杆；9、液压阀组总成；51、调平油缸位移传感器；10、北斗GNSS天线B；11、RTK移动站。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图1-5和具体实施例对本发明的技术方案做出进一步的说明。
基于北斗的水稻直播机组自适应方法如下，水稻直播机组包括拖拉机机体、直播机7、提升油缸2、调平油缸5、液压阀组总成，液压阀组总成包括提升阀组和调平阀组，直播机7通过拖拉机1三点悬挂机构与拖拉机机体连接，拖拉机1三点悬挂机构的其中一侧提升杆由调平油缸5代替，在拖拉机机体上设置控制装置3、显示装置4和RTK移动站11，在直播机7上安装采集直播机7位置信息的北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B，北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B对称设置在直播机7的左右两端；
在调平油缸5上安装用于检测调平油缸5活塞位移的调平油缸位移传感器51，拖拉机1三点悬挂机构的其中一个提升臂上安装用于测量提升臂位置的提升臂角位移传感器8；
控制装置3与显示装置4通过can总线电气连接，can总线具有可任意拓展端口的优点，控制装置3与RTK移动站11通过485总线电气连接，提升阀组、调平阀组、调平油缸位移传感器51和提升臂角位移传感器8分别与控制装置3电气连接；
控制装置3对接收到的双天线位置信息处理后通过调平阀组控制调平油缸5动作实现直播机7的调平控制，同时通过提升阀组控制提升油缸2动作实现直播机7紧贴水面作业控制，实现直播机7的自适应地面功能，在此过程中，调平油缸位移传感器51的位移变化和提升臂角位移传感器8的位移变化反馈到控制装置3，构成闭环反馈。
进一步地，控制装置3包括用于接收和处理信号的直播机数据处理模块S1、用于控制调平阀组的调平PID控制算法模块S2和用于控制提升阀组的仿形PID控制算法模块S3；
拖拉机1进入水田时，直播机数据处理模块S1通过485总线接收RTK移动站11的双天线位置信息，根据初始的双天线位置信息确定水田平均基准面zQ0；
如图2所示，拖拉机1在水田行走过程中，直播机数据处理模块S1通过485总线实时接收RTK移动站11的双天线位置信息，双天线位置信息包括：北斗GNSS天线A的平面坐标和高程信息，即(xA,yA,zA)，北斗GNSS天线B的平面坐标和高程信息，即(xB,yB,zB)；
直播机数据处理模块S1对接收到的双天线位置信息处理，一方面，利用北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的高程信息zA、zB，计算两者平均值得到直播机7中间位置高度zQ，利用三角函数公式计算得到直播机7倾斜角度θAB；另一方面将北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的平面坐标信息(xA,yA)、(xB,yB)进行均值得到直播机7中间位置的平面坐标信息，将此信息通过can总线传递给显示装置4；
调平PID控制算法模块S2接收到直播机7倾斜角度θAB，以水平0°为基准，进行PID算法计算，输出调平PWM信号至调平阀组控制调平油缸5进行调平动作，并实时检测调平油缸位移传感器51的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机7的自平衡控制；
仿形PID控制算法模块S3接收到直播机7中间位置高度zQ，和水田平均基准面zQ0进行比较，获得偏差进行仿地形PID算法计算，输出仿形PWM信号至提升阀组控制提升油缸2进行仿形动作，并实时检测提升臂角位移传感器8的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机7的仿地形控制。
本发明还提出了一种基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，以上述的基于北斗的水稻直播机组自适应方法为基础，包括以下步骤：
(1)输入信息：显示装置4的人机界面包括主界面信息输入区域41、主界面播种信息显示区域42和主界面导航轨迹显示区域43，在主界面信息输入区域41上输入水稻直播机7幅宽值d和水稻直播机7固定行数值M，显示装置4计算得出水稻直播机7固定行距值s0，并显示在主界面播种信息显示区域42中；
人机界面的输入功能、计算功能和显示功能均为现有常规技术，具体不再赘述，在显示导航轨迹时，可对不同项目通过颜色区分，方便操作者读取信息，如拖拉机1行走轨迹线设定为蓝色，实际播种行轨迹线设定为绿色，车轮实时位置点设定为黄色等，显示装置4可连接用于输入情报信息的键盘。
(2)设定实际播种行：在主界面信息输入区域41输入实际工作播种行设定值n(n为整数且n小于M)，同时通过机械设置其他播种行不工作(如将其他播种行进行封堵)，显示装置4计算得出实际工作播种行行距值S1,S1＝d/(n-1)，并显示在主界面播种信息显示区域42中。
(3)计算播种往复次数：在主界面信息输入区域41输入需要的变行距值S2，经显示装置4计算确定直播机7来回播种的次数
Figure BDA0003083702370000081
判断N是否为整数，若否，则返回第(2)步进行重新设定；若满足要求则进入下一步骤。
(4)计算拖拉机行走轨迹线：显示装置4根据所设的变行距值S2、来回播种次数N，计算出拖拉机行走轨迹线，并显示在主界面导航轨迹显示区域43中。
(5)行走路径规划导航：显示装置4根据RTK移动站11双天线的位置信息和所计算的拖拉机行走轨迹线，实时进行导航。
进一步地，步骤(1)中，同时在主界面信息输入区域41上输入车辆轮距值和车辆宽度值，主界面导航轨迹显示区域43中可根据双天线位置信息显示出车轮实时位置点。
进一步地，步骤(2)中，选取的实际工作播种行中，相邻两个实际工作播种行之间等距。这样设置可以提高直播机7播种效率和质量，避免漏播、重播等。
进一步地，步骤(2)中，可先通过实际播种需要的变行距数值S2粗略计算出实际工作播种行设定值n，计算公式为n＝1+d/(S2*N)(n为整数且n小于M)。实际工作中，根据工作效率选取n值，即首先选择比较多的实际工作播种行n，n值越大，直播机来回播种的次数N就越小，工作效率就越高，当不满足要求时，再逐渐减少实际工作播种行n的数量。
进一步地，步骤(5)中，RTK移动站11双天线的位置信息可反映拖拉机1的实际行走轨迹，当拖拉机1的实际行走轨迹偏离计算得出的拖拉机1行走轨迹线时，需要根据偏离情况调整拖拉机1的驾驶状态；显示拖拉机1的车轮实时位置点，可避免拖拉机1的车轮干涉已完成播种的播种行，压伤已播下的水稻种子，当拖拉机1的车轮实时位置点与实际播种行轨迹线重合时，需要调整拖拉机1的驾驶状态，直至拖拉机1的车轮实时位置点与实际播种行轨迹线不干涉为止。
进一步地，拖拉机1的车轮行走在实际播种行之间。
如图3和图4所示，以水稻直播机7幅宽值d为8m、水稻直播机7固定行数值M为32行的直播机7为例，其水稻直播机7固定行距值s0为25cm(s0＝d/M)，如果实际播种需要的变行距数值S2为40cm，经n＝1+d/(S2*N)计算，初步得出实际工作播种行设定值n为3，在主界面信息输入区域41输入实际工作播种行设定值n＝3，同时留下直播机7最左侧、最右侧和正中间的播种行，封堵其他播种行，计算得出实际工作播种行行距值S1为4m，S1/S2的值N＝10为整数，可以进入下一步，(如N没有得出整数，证明前期n值的粗略计算发生错误)。
显示装置4可根据变行距数值S2为40cm和直播机7来回播种的次数N显示出拖拉机1行走轨迹路线，实际播种时，直播机7以三行的播种行状态沿地块前行，到地块边缘后掉头，并偏离第一次的播种行S2距离，沿拖拉机1行走轨迹线行走到地块边缘后继续掉头，重复偏离S2距离的动作，直至直播机7来回播种的次数达到10次，即可得到变行距数值S2为40cm的播种地。
上述实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，以基于北斗的水稻直播机组自适应方法为基础，直播机通过拖拉机三点悬挂机构与拖拉机机体连接，拖拉机三点悬挂机构的其中一侧提升杆由调平油缸代替，其特征在于：
基于北斗的水稻直播机组自适应方法为在拖拉机机体上设置控制装置、显示装置和RTK移动站，在直播机上安装采集直播机位置信息的北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B，北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B对称设置在直播机的左右两端；
在调平油缸上安装调平油缸位移传感器，拖拉机三点悬挂机构的其中一个提升臂上安装提升臂角位移传感器；
控制装置与显示装置通过can总线电气连接，控制装置与RTK移动站通过485总线电气连接，提升阀组、调平阀组、调平油缸位移传感器和提升臂角位移传感器分别与控制装置电气连接；
控制装置对接收到的双天线位置信息处理后通过调平阀组控制调平油缸动作实现直播机的调平控制，同时通过提升阀组控制提升油缸动作实现直播机紧贴水面作业控制，实现直播机的自适应地面功能，在此过程中，调平油缸位移传感器的位移变化和提升臂角位移传感器的位移变化反馈到控制装置，构成闭环反馈；
控制装置包括直播机数据处理模块S1、调平PID控制算法模块S2和仿形PID控制算法模块S3；
拖拉机进入水田时，直播机数据处理模块S1通过485总线接收RTK移动站的双天线位置信息，根据初始的双天线位置信息确定水田平均基准面zQ0；
拖拉机在水田行走过程中，直播机数据处理模块S1通过485总线实时接收RTK移动站的双天线位置信息，双天线位置信息包括：北斗GNSS天线A的平面坐标和高程信息，即(xA,yA,zA)，北斗GNSS天线B的平面坐标和高程信息，即(xB,yB,zB)；
直播机数据处理模块S1对接收到的双天线位置信息处理，一方面，利用北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的高程信息zA、zB，计算两者平均值得到直播机中间位置高度zQ，利用三角函数公式计算得到直播机倾斜角度θAB；另一方面将北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的平面坐标信息(xA,yA)、(xB,yB)进行均值得到直播机中间位置的平面坐标信息，将此信息通过can总线传递给显示装置；
调平PID控制算法模块S2接收到直播机倾斜角度θAB，以水平0°为基准，进行PID算法计算，输出调平PWM信号至调平阀组控制调平油缸进行调平动作，并实时检测调平油缸位移传感器的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机的自平衡控制；
仿形PID控制算法模块S3接收到直播机中间位置高度zQ，和水田平均基准面zQ0进行比较，获得偏差进行仿地形PID算法计算，输出仿形PWM信号至提升阀组控制提升油缸进行仿形动作，并实时检测提升臂角位移传感器的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机的仿地形控制；
基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法包括以下步骤：
(1)输入信息：显示装置的人机界面包括主界面信息输入区域、主界面播种信息显示区域和主界面导航轨迹显示区域，在主界面信息输入区域上输入水稻直播机幅宽值d和水稻直播机固定行数值M，显示装置计算得出水稻直播机固定行距值s0，并显示在主界面播种信息显示区域中；
(2)设定实际播种行：在主界面信息输入区域输入实际工作播种行设定值n(n为整数且n小于M)，同时通过机械设置其他播种行不工作，显示装置计算得出实际工作播种行行距值S1,S1＝d/(n-1)，并显示在主界面播种信息显示区域中；
(3)计算播种往复次数：在主界面信息输入区域输入需要的变行距值S2，经显示装置计算确定直播机来回播种的次数
Figure FDA0003600354220000021
判断N是否为整数，若否，则返回第(2)步进行重新设定；若满足要求则进入下一步骤；
(4)计算拖拉机行走轨迹线：显示装置根据所设的变行距值S2、来回播种次数N，计算出拖拉机行走轨迹线，并显示在主界面导航轨迹显示区域中；
(5)行走路径规划导航：显示装置根据RTK移动站双天线的位置信息和所计算的拖拉机行走轨迹线，实时进行导航。
2.根据权利要求1所述的基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，其特征在于：步骤(1)中，同时在主界面信息输入区域上输入车辆轮距值和车辆宽度值，主界面导航轨迹显示区域中可根据双天线位置信息显示出车轮实时位置点。
3.根据权利要求1所述的基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，其特征在于：步骤(2)中，选取的实际工作播种行中，相邻两个实际工作播种行之间等距。
4.根据权利要求1所述的基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，其特征在于：步骤(2)中，可先通过实际播种需要的变行距数值S2粗略计算出实际工作播种行设定值n，计算公式为n＝1+d/(S2*N)(n为整数且n小于M)。
5.根据权利要求2所述的基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，其特征在于：步骤(5)中，RTK移动站双天线的位置信息可反映拖拉机的实际行走轨迹，当拖拉机的实际行走轨迹偏离计算得出的拖拉机行走轨迹线时，需要根据偏离情况调整拖拉机的驾驶状态；显示拖拉机的车轮实时位置点，可避免拖拉机的车轮干涉已完成播种的播种行，压伤已播下的水稻种子，当拖拉机的车轮实时位置点与实际播种行轨迹线重合时，需要调整拖拉机的驾驶状态，直至拖拉机的车轮实时位置点与实际播种行轨迹线不干涉为止。
6.根据权利要求5所述的基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，其特征在于：拖拉机的车轮行走在实际播种行之间。
CN202110574070.8A 2021-05-25 2021-05-25 基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法 Active CN113412707B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110574070.8A CN113412707B (zh) 2021-05-25 2021-05-25 基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110574070.8A CN113412707B (zh) 2021-05-25 2021-05-25 基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113412707A CN113412707A (zh) 2021-09-21
CN113412707B true CN113412707B (zh) 2022-05-24

Family

ID=77712977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110574070.8A Active CN113412707B (zh) 2021-05-25 2021-05-25 基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113412707B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115176562B (zh) * 2022-08-02 2023-04-25 中国农业大学 一种可实现路径跟踪的玉米免耕播种机器人

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009036575A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 One Pass Implements Inc. Sectional meter shut-off and agricultural implement having sectional meter shut-off
WO2012121576A2 (ko) * 2011-03-10 2012-09-13 지금강 주식회사 좌우 수평 및 전후 높이 연동 조절이 가능한 다기능 복합 직파기
JP2016010336A (ja) * 2014-06-27 2016-01-21 株式会社クボタ 植播系圃場作業機
CN105606049A (zh) * 2015-09-11 2016-05-25 华南农业大学 一种相对水面的水田农业机具作业姿态测量方法
CN206741248U (zh) * 2017-03-20 2017-12-12 上海联适导航技术有限公司 基于北斗导航的双天线智能水田整地系统
CN108124546A (zh) * 2017-12-26 2018-06-08 河南科技大学 一种无人值守的株行距智能精准穴播系统
CN110703777A (zh) * 2019-09-25 2020-01-17 江苏大学 一种基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法及导航系统
CN112330559A (zh) * 2020-11-05 2021-02-05 山东交通学院 恶劣雾天道路图像信息恢复及车道保持预警方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009036575A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 One Pass Implements Inc. Sectional meter shut-off and agricultural implement having sectional meter shut-off
WO2012121576A2 (ko) * 2011-03-10 2012-09-13 지금강 주식회사 좌우 수평 및 전후 높이 연동 조절이 가능한 다기능 복합 직파기
JP2016010336A (ja) * 2014-06-27 2016-01-21 株式会社クボタ 植播系圃場作業機
CN105606049A (zh) * 2015-09-11 2016-05-25 华南农业大学 一种相对水面的水田农业机具作业姿态测量方法
CN206741248U (zh) * 2017-03-20 2017-12-12 上海联适导航技术有限公司 基于北斗导航的双天线智能水田整地系统
CN108124546A (zh) * 2017-12-26 2018-06-08 河南科技大学 一种无人值守的株行距智能精准穴播系统
CN110703777A (zh) * 2019-09-25 2020-01-17 江苏大学 一种基于北斗和视觉的联合收获机组合导航方法及导航系统
CN112330559A (zh) * 2020-11-05 2021-02-05 山东交通学院 恶劣雾天道路图像信息恢复及车道保持预警方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹劲松.北斗导航棉田播种技术运用与推广.《种植技术》.2017,41. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113412707A (zh) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11266060B2 (en) System and method for controlling the operation of a seed-planting implement based on cover crop density
JP6704130B2 (ja) 農作業支援システム
US10412882B2 (en) Systems and methods for control, monitoring and mapping of agricultural applications
US9848528B2 (en) Method for planting seeds or plants and a corresponding machine
US20180035622A1 (en) Method for optimizing an operating parameter of a machine for application of agricultural material to a field and a corresponding machine
US10649457B2 (en) System and method for autonomous vehicle system planning
JP6415880B2 (ja) 走行作業機及びそれに用いられる自動操舵システム
Yin et al. Development of autonomous navigation controller for agricultural vehicles
CN107817794B (zh) 自动导航方法、控制装置及导航系统
JP6678865B2 (ja) 農作業支援システム
CN113412707B (zh) 基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法
JP2020113121A (ja) 営農システム
CN109168464A (zh) 一种基于北斗导航的智能化小麦精量播种施肥作业机
Jing et al. Path tracking control with slip compensation of a global navigation satellite system based tractor-scraper land levelling system
Ma et al. Rice row tracking control of crawler tractor based on the satellite and visual integrated navigation
CN209449194U (zh) 一种基于北斗导航的智能化小麦精量播种施肥作业机
Jing et al. Development of a GNSS/INS-based automatic navigation land levelling system
CN106034514A (zh) 作业车辆
JP2007209271A (ja) 複数条植え移植機及び複数条植え移植機による植付け方法
CN212300875U (zh) 一种基于机器视觉的对靶喷施试验台
CN107941546A (zh) 一种巨菌草触土装置实验土槽试验台
US20220053688A1 (en) Sowing machine having individual coulter pressure control
JP2020113123A (ja) 営農システム
CN111273660A (zh) 基于处方图的变量作业机械的田间实时控制方法
US20210045284A1 (en) Tillage implements, systems, and methods for working a field

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230705

Address after: Room 108, building 6, No. 500, Memorial Road, Hongkou District, Shanghai 200080

Patentee after: SHANGHAI HEZO ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 250000 5 Jiao Jiao Road, Ji'nan, Shandong

Patentee before: SHANDONG JIAOTONG University