CN209055850U - 一种基于差分信号的农机轨迹控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，包括差分基准站和自动驾驶仪，自动驾驶仪包括卫星定位模块、导航控制模块、车况采集模块以及显示模块；差分基准站包括第一北斗测量型天线，所述第一北斗测量型天线上连接有第一测量接收机，第一测量接收机通过RS232接口连接有发射电台，发射电台上连接有发射电台天线，卫星定位模块接收第一北斗测量型天线和发射电台天线发送的卫星数据信号。本实用新型能对农机作业轨迹进行精量控制，通过需作业轨迹事先规划行车路线，从而完成精准、精量作业，达到节约土地资源，提高种植效益，降低劳动强度的要求。

Description

一种基于差分信号的农机轨迹控制系统

技术领域

本实用新型涉及农机技术领域，特别是涉及一种基于差分信号的农机轨迹控制系统。

背景技术

精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异、定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，农机自动驾驶系统是完成农机高效、准确耕作的前提，所以农机自动驾驶系统是精准农业发展的重要组成部分，是农业机械现代化、智能化的基础，在自动驾驶过程中，农机驾驶员需要全程跟随，到达需作业处时，需要进行手动操作，没有预定的行车路线，在作业过程中，仍然需要比较多的劳动力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，能对农机作业轨迹进行精量控制，通过需作业轨迹事先规划行车路线，从而完成精准、精量作业，达到节约土地资源，提高种植效益，降低劳动强度的要求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，包括差分基准站和自动驾驶仪，所述自动驾驶仪包括卫星定位模块、导航控制模块、车况采集模块以及显示模块；

所述车况采集模块与导航控制模块的车况信息输入端相连；显示模块与导航控制模块的农机所处位置及行车路线的信号输出端相连，卫星定位模块与导航控制模块的农机位置信息输入端相连，导航控制模块内设定有行车路线，导航控制模块根据车况信息以及位置信息调整农机，以使农机按照预定的行车路线前进；

所述差分基准站包括第一北斗测量型天线，所述第一北斗测量型天线上连接有第一测量接收机，第一测量接收机通过RS232接口连接有发射电台，发射电台上连接有发射电台天线，卫星定位模块接收第一北斗测量型天线和发射电台天线发送的卫星数据信号。

所述的自动驾驶仪还包括与所述导航控制模块的土壤耕作阻力数据信号输入端相连的土壤耕作阻力检测模块，所述土壤耕作阻力检测模块包括控制器、电机和丝杆，所述丝杆和电机的输出轴齿轮连接，丝杆上连接有螺母，丝杆下端连接有圆锥头，丝杆上端连接有扭矩传感器，扭矩传感器与电机均与控制器电连接。

所述的卫星定位模块包括第二北斗测量型天线、三轴姿态传感器以及接收电台，所述第二北斗测量型天线上连接有第二测量接收机，三轴姿态传感器和接收电台均通过RS232接口与第二测量接收机的输入口连接，第二测量接收机的信号输出口与所述导航控制模块相连。

所述的车况采集模块包括车轮角度传感器和车轮转速传感器，所述车轮角度传感器和车轮转速传感器均设置于农机车轮上，并分别与导航控制模块的车况信息输入端相连。

所述车轮角度传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在支架上，支架安装在农机车架上，霍尔传感器的轴上安装有检测轮，农机车轮转轴上固定安装有转盘，检测轮轴与转盘轴平行，检测轮与转盘抵紧装配。

本实用新型的有益效果是：

1）能对农机作业轨迹进行精量控制，通过对作业轨迹的事先规划，从而完成精准、精量作业，达到节约土地资源，提高种植效益，降低劳动强度的要求。

2）采用双天线接收卫星传过来的导航信号，提高控制精度；使用土壤耕作阻力检测装置检测土壤耕作阻力并实时存储，根据阻力大小分配各块田地或同块田地中不同农机的耕作面积，提高耕作效率。

3）将车轮的转向角度反映到转盘上，借由传动比把转盘的角度转化为检测轮的角度，在车轮转角与检测轮转角之间建立一种精确关系，通过这种关系把车轮的转向角度传播到霍尔传感器上，获取到精确的转向角度将更有利于对车辆进行操作并减少事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型整体结构图；

图2为本实用新型土壤耕作阻力检测模块的结构示意图；

图3为本实用新型车轮角度传感器处的结构示意图；

图中，1-圆锥头，2-丝杆，3-螺母，4-从动轮，5-主动轮，6-输出轴，7-电机，8-扭矩传感器，9-车轮角度传感器，10-支架，11-检测轮。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，包括差分基准站和自动驾驶仪，所述自动驾驶仪包括卫星定位模块、导航控制模块、车况采集模块以及显示模块。

所述差分基准站包括第一北斗测量型天线，所述第一北斗测量型天线上连接有第一测量接收机，第一测量接收机通过RS232接口连接有发射电台，发射电台上连接有发射电台天线，卫星定位模块接收第一北斗测量型天线和发射电台天线发送的卫星数据信号。

所述车况采集模块与导航控制模块的车况信息输入端相连；所述的车况采集模块包括车轮角度传感器9和车轮转速传感器，所述车轮角度传感器9和车轮转速传感器均设置于农机车轮上，并分别与导航控制模块的车况信息输入端相连。

所述车轮角度传感器9为霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在支架10上，支架10安装在农机车架上，霍尔传感器的轴上安装有检测轮11，农机车轮转轴上固定安装有转盘，检测轮11轴与转盘轴平行，检测轮11与转盘抵紧装配。

当农机转盘固定安装在车轮转轴上时与车轮轮轴同轴，则农机车轮转盘总成开始转动时，与转盘安装在一起的车轮转轴也将随着发生偏转，在车轮转轴的带动下，车轮跟着发生了一定角度的转动。与此同时，与转盘相接触的检测轮11也在与转盘的接触摩擦带动下按照传动比D/d发生转动。转盘总成偏转了一定的角度使得车轮发生对应角度的偏转，他们之间属于一一对应关系，而检测轮11的转动角度与转盘的偏转也是一一对应的，转盘与检测轮11的直径已知，那么它们的传动比就确定下来，这样，车轮的转向角度就反映到转盘上，借由传动比就可以把转盘的角度转化为检测轮11的角度，也就在车轮转角与检测轮11转角之间建立了一种精确的关系，通过这种关系把车轮的转向角度传播到霍尔传感器上，获取到精确的转向角度将更有利于对车辆进行操作并减少事故的发生。

所述显示模块与导航控制模块的农机所处位置及行车路线的信号输出端相连，用于显示农机当前所处的位置以及其预定的行车路线，卫星定位模块与导航控制模块的农机位置信息输入端相连，导航控制模块内设定有行车路线，导航控制模块根据车况信息以及卫星定位模块接收的位置信息调整农机，以使农机按照预定的行车路线前进，可以理解的是，由于导航驱动模块是现有技术，在图1中就未画出其具体组成，不影响本领域技术人员对本方案的理解，具体的，导航控制模块通过主芯片进行数据接收、分析及发送，所述主芯片可选用单片机；

所述的自动驾驶仪还包括与所述导航控制模块的土壤耕作阻力数据信号输入端相连的土壤耕作阻力检测模块，所述土壤耕作阻力检测模块包括控制器、电机7和丝杆2，所述丝杆2和电机7的输出轴6齿轮连接，所述齿轮连接时通过主动轮5和从动轮4实现，输出轴6上连接有主动轮5，主动轮5上啮合连接有从动轮4，从动轮4与丝杆2连接，丝杆2上连接有螺母3，丝杆2下端连接有圆锥头1，丝杆2上端连接有扭矩传感器8，扭矩传感器8与电机7均与控制器电连接。

农机工作前，圆锥头1与地面刚好接触，农机开始工作时，给电机7通电，输出轴6旋转，输出轴6的转动带动主动轮5的转动，主动轮5的转动带动从动轮4的转动，从动轮4的转动带动丝杆2的转动，丝杆2在螺母3的作用下相对地面平行面的垂直方向向下移动，显示模块上实时显示丝杆2的下降距离，并发送控制信号给控制器来控制电机7的正反转，当电机7反转时，丝杆2相对地面平行面的垂直方向上移动，扭矩传感器8检测出圆锥头1往田地里下钻时的实时转矩，转矩跟土壤阻力成线性关系，即转矩的大小反应土壤耕作阻力大小，控制器实时接收并处理由扭矩传感器8传输的扭矩信号和电机7的转速信号，处理后的扭矩信号为土壤耕作阻力数据信号，控制器将土壤耕作阻力数据信号传输给导航控制模块，导航控制模块实时存储传输过来的土壤耕作阻力，将不同大小的土壤耕作阻力根据阻力范围进行分类，并实时绘制行走路径且与土壤耕作阻力分类相对应，可实现田地的规划。

所述的卫星定位模块包括第二北斗测量型天线、三轴姿态传感器以及接收电台，所述第二北斗测量型天线上连接有第二测量接收机，三轴姿态传感器和接收电台均通过RS232接口与第二测量接收机的输入口连接，第二测量接收机的信号输出口与所述导航控制模块相连。

所述第一第二北斗测量型天线接收BDS、GPS星座的导航信号，导航信号传输给第一测量接收机，第一测量接收机对接收到的导航信号进行捕获跟踪和定位解算，并获得高精度的伪距与载波相位观测数据，定位解算结果、伪距和载波相位观测数据通过RS232接口传送给发射电台，发射电台将数据向外部广播，广播处的数据被接受电台接收，第二测量接收机接收BDS星座的导航信号，第二测量接收机对接收到的导航信号进行捕获跟踪、定位解算，进行捕获跟踪、定位解算，定位解算后与从差分基准站上传输过来的数据做融合解算，获取车辆自身精确位置速度信息，通过三轴姿态传感器获取车辆自身的三向姿态信息，然后卫星定位模块将车辆的位置速度信息发送给导航控制模块，导航控制模块再传输给显示模块显示，导航控制模块将当前的位置信息与所设定的行车路线进行对比，分析是否需要调整农机运行状态，使农机按照预定行车路线行进。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，包括差分基准站和自动驾驶仪，其特征在于：所述自动驾驶仪包括卫星定位模块、导航控制模块、车况采集模块以及显示模块；

所述车况采集模块与导航控制模块的车况信息输入端相连；显示模块与导航控制模块的农机所处位置及行车路线的信号输出端相连，卫星定位模块与导航控制模块的农机位置信息输入端相连，导航控制模块内设定有行车路线，导航控制模块根据车况信息以及位置信息调整农机，以使农机按照预定的行车路线前进；

所述差分基准站包括第一北斗测量型天线，所述第一北斗测量型天线上连接有第一测量接收机，第一测量接收机通过RS232接口连接有发射电台，发射电台上连接有发射电台天线，卫星定位模块接收第一北斗测量型天线和发射电台天线发送的卫星数据信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，其特征在于：所述的自动驾驶仪还包括与所述导航控制模块的土壤耕作阻力数据信号输入端相连的土壤耕作阻力检测模块，所述土壤耕作阻力检测模块包括控制器、电机（7）和丝杆（2），所述丝杆（2）和电机（7）的输出轴（6）齿轮连接，丝杆（2）上连接有螺母（3），丝杆（2）下端连接有圆锥头（1），丝杆（2）上端连接有扭矩传感器（8），扭矩传感器（8）与电机（7）均与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，其特征在于：所述的卫星定位模块包括第二北斗测量型天线、三轴姿态传感器以及接收电台，所述第二北斗测量型天线上连接有第二测量接收机，三轴姿态传感器和接收电台均通过RS232接口与第二测量接收机的输入口连接，第二测量接收机的信号输出口与所述导航控制模块相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，其特征在于：所述的车况采集模块包括车轮角度传感器（9）和车轮转速传感器，所述车轮角度传感器（9）和车轮转速传感器均设置于农机车轮上，并分别与导航控制模块的车况信息输入端相连。

5.根据权利要求4所述的一种基于差分信号的农机轨迹控制系统，其特征在于：所述车轮角度传感器（9）为霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在支架（10）上，支架（10）安装在农机车架上，霍尔传感器的轴上安装有检测轮（11），农机车轮转轴上固定安装有转盘，检测轮（11）轴与转盘轴平行，检测轮（11）与转盘抵紧装配。