CN216485524U - 一种基于双频北斗rtk差分定位的高精度农机监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，涉及智慧农业技术领域，解决了农机的定位精度不高，影响了农机操作的准确性，降低了工作效率的技术问题。该系统包括定位模块、网络模块、MCU和监控终端；所述定位模块通过所述网络模块与所述MCU电连接，所述MCU能够对所述定位模块发送的信息进行处理；所述定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，获取农机的位置信息；所述网络模块能够将所述位置信息和/或所述MCU处理后的信息发送至所述监控终端。本实用新型的定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，通过计算来消除电离层带来的误差，使本系统的定位精度得到进一步提高，提高了工作效率，同时监控终端提高了本系统的智能化水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及智慧农业技术领域，尤其涉及一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统。
背景技术
智慧农业中，农机监控系统是实现农机智能化作业的系统，对农机(如深耕机、播种机、收割机等)的定位是农机监控系统的重要组成部分，也是农机作业的重要前提。通过农机定位能够实现与作业地块的关联、计算作业面积等，大大提高了农机的作业效率。
现有技术中，农机定位主要采用卫星定位技术。定位模块以单频的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)或北斗卫星导航系统为主，而且是单点定位，定位精度在2.5米-10米之间，定位精度误差大，从而农机作业的面积计算、地块关联等存在比较大的误差，影响了农机操作的准确性，需要通过其他辅助手段进行修正，从而降低了农机工作效率。
在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有农机监控系统中，农机的定位精度不高，误差较大，影响了农机操作的准确性，降低了农机工作效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，以解决现有技术中存在的农机监控系统中，农机的定位精度不高，误差较大，影响了农机操作的准确性，降低了农机工作效率的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，包括定位模块、网络模块、MCU和监控终端；所述定位模块通过所述网络模块与所述MCU电连接，所述MCU能够对所述定位模块发送的信息进行处理；所述定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，获取农机的位置信息；所述网络模块能够将所述位置信息和/或所述MCU处理后的信息发送至所述监控终端。
优选的，所述定位模块的工作频段为B1I和B2a。
优选的，所述监控系统还包括千寻位置模块，所述千寻位置模块能够接收千寻位置基站发送的位置信息。
优选的，所述网络模块的数量为多个，并通过Zigbee、WiFi、蓝牙、LoRa、NB-IoT、3G、4G、5G中的一种或多种进行通信。
优选的，所述监控系统还包括摄像头模块，所述摄像头模块为双路摄像头，能够对所述农机的作业环境进行拍摄，并通过所述网络模块发送至所述监控终端。
优选的，所述监控系统还包括信息采集模块，所述信息采集模块通过CAN口或串口对所述农机的作业数据进行采集。
优选的，所述监控系统还包括显示模块，所述显示模块对所述农机的作业数据、所述位置信息的电子地图、摄像头模块拍摄的信息以及报警提示。
优选的，所述监控系统还包括存储模块，所述存储模块能够存储所述农机的作业数据、运行的日志数据以及摄像头模块拍摄的照片数据或视频数据。
优选的，所述监控系统还包括语音模块，所述语音模块能够进行语音提示和/或语音报警。
优选的，所述监控系统还包括远程升级模块，所述监控终端能够通过所述远程升级模块对所述监控系统进行升级。
实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
本实用新型的定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，通过计算来消除电离层带来的误差，使本系统的定位精度得到进一步提高，提高了工作效率。定位模块的射频、基带、处理器、存储器等单元可在一颗芯片上进行了SoC集成，缩小了定位模块的芯片尺寸，极大地优化了功耗。同时，监控终端可以实时掌握农机的位置，以及运行状态，提高了本系统的智能化水平。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
图1是本实用新型实施例的原理框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
实施例：
如图1所示，本实用新型提供了一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，可直接安装在不同类型的农机设备上，包括定位模块、网络模块、MCU和监控终端。定位模块通过网络模块与MCU电连接，MCU能够对定位模块发送的信息进行处理，如对定位模块发送的连续位置信息处理，提取农机作业的轨迹信息，便于进行农机作业面积的计算，基于连续定位信息产生轨迹信息，并进行面积计算可采用现有技术。定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，获取农机的位置信息，RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，通过RTK差分定位可以大大提高农机的定位精度，便于更准确获取农机的位置信息。双频北斗可以用计算来消除电离层带来的误差，会使定位精度得到进一步提高。同时，定位模块的射频、基带、处理器、存储器等单元可在一颗芯片上进行了SoC(System on Chip，系统级芯片)集成，不仅大幅缩小了定位模块的芯片尺寸，也极大地优化了功耗，实现了单芯片双频北斗高精度定位解决方案。网络模块能够将位置信息和/或MCU处理后的信息发送至监控终端，位置信息即为定位模块获取的到原始位置信息，便于监控终端实时掌握农机的位置，MCU处理后的信息可为处理后的位置信息、农机作业信息等，便于监控终端更全面掌握农机的运行状态。本实用新型的定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，通过计算来消除电离层带来的误差，使本系统的定位精度得到进一步提高，提高了工作效率。定位模块的射频、基带、处理器、存储器等单元可在一颗芯片上进行了SoC集成，缩小了定位模块的芯片尺寸，极大地优化了功耗。同时，监控终端可以实时掌握农机的位置，以及运行状态，提高了本系统的智能化水平。
作为可选的实施方式，定位模块的工作频段为B1I和B2A。其中B1I频段为传统北斗定位频段，信号的载波频率以1561.098MHz为中心，信号带宽为4.092MHz，B2A频段信号的载波频率以1176.45MHz为中心，信号带宽为20.46MHz。影响定位精度的主要因素是电离层延时和建筑反射干扰，频段信号的带宽越高，码率越高其受折射和反射的干扰就较少。B2A频段带宽高、码率大，折射及反射对其影响不大，与B1I频段配合使用后便于提高定位精度，可实现定位盲区的补报。两种工作频段通过电离层时的折射率不同，通过对比两路信号的延迟，用计算来消除电离层带来的误差，将会使本系统的定位精度得到进一步提高。
作为可选的实施方式，监控系统还包括千寻位置模块，千寻位置模块能够接收千寻位置基站发送的位置信息。千寻位置是全球最大规模北斗地基增强站网系统，已完成全球一张网框架布局和全球星网一体规划，已搭建完成亿级规模的高并发、高可用平台，可以提供比北斗导航更精准的位置服务。通过千寻位置的星基增强辅助，本系统可以实现亚厘米级的定位精度，进一步提高农机的作业精度，满足精细农业场景下对定位精度的需求。
作为可选的实施方式，网络模块的数量为多个，并通过Zigbee、WiFi、蓝牙、LoRa、NB-IoT、3G、4G、5G中的一种或多种进行通信。多种无线通信方式便于本系统根据应用场景及网络基础设施情况进行选择，提高本系统的适应性和可靠性。基于网络设施的完备性、可靠性及传输速度，本实用新型优选通过4G方式进行网络通信。
作为可选的实施方式，监控系统还包括摄像头模块，摄像头模块为双路摄像头，能够对农机的作业环境进行拍摄，双路摄像头能够更多获取农机周围的信息，尤其是作业地块信息，优选设置在农机的前侧和后侧，也可以根据需要设置在左侧和右侧，并通过网络模块发送至监控终端，便于远程用户实时查询农机周围的环境情况。当然，显示模块也可以对双路摄像头拍摄的视频进行实时显示，便于农机驾驶员获取更全面的农机信息，进行更准确的操作。
作为可选的实施方式，监控系统还包括信息采集模块，信息采集模块通过CAN口或串口对农机的作业数据进行采集，两种形式的接口提高了本系统的适用性。农机的作业数据可为农机作业环境中的温度(通过温度传感器获取)、湿度(通过湿度传感器获取)、障碍物情况(通过雷达传感器获取)等，以及农机工作数据(如农机的行驶速度、工作时长、耕深传感器获取的农机耕深信息、机具识别传感器获取的机具信息)。
作为可选的实施方式，监控系统还包括显示模块，显示模块便于农机驾驶人员或近距离工作人员及时获取农机作业相应的信息，显示模块对农机的作业数据(如信息采集模块获取的农机作业数据)、位置信息的电子地图、摄像头模块拍摄的信息以及报警提示，从而便于农机驾驶人员和本地作业人员及时查看农机的作业状态。显示模块的显示屏优选为7英寸触摸显示屏，这个尺寸采购成本较低，大小适当，便于在农机上进行安装布置。
作为可选的实施方式，监控系统还包括存储模块，存储模块能够存储农机的作业数据、运行的日志数据以及摄像头模块拍摄的照片数据或视频数据。存储模块优选为emmc(Embedded Multi Media Card，主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格)存储模块或Flash存储器，通过存储模块，用户可以进行数据补发，也可以查询农机的历史作业信息，便于对数据进行分析，进而排查农机的作业故障提高运行的可靠性，对农机作业进行优化提高农机作业效率等。
作为可选的实施方式，监控系统还包括电池模块，电池模块为整个系统供电，确保本系统长期运行，电池模块优选为可充电锂电池。
作为可选的实施方式，监控系统还包括语音模块，语音模块能够进行语音提示和/或语音报警。如对信息采集模块获取的农机作业数据进行播报，便于及时掌握农机的工作状态。当雷达传感器检测到农机周围存在障碍物时，也可以通过语音模块进行播报，提高农机操作的安全性。当然，语音报警也可以对对信息采集模块采集的其他紧急情况进行报警。
作为可选的实施方式，监控系统还包括远程升级模块，远程升级模块采用现有技术，对监控系统的软件或固件部分进行升级，从而监控系统可提供更完善的功能，远程升级便于对监控系统进行及时升级。监控终端能够通过远程升级模块对监控系统进行升级，提高了系统的便利性，便于用户使用。
实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，包括定位模块、网络模块、MCU和监控终端；所述定位模块通过所述网络模块与所述MCU电连接，所述MCU能够对所述定位模块发送的信息进行处理；所述定位模块通过双频北斗RTK进行差分定位，获取农机的位置信息；所述网络模块能够将所述位置信息和/或所述MCU处理后的信息发送至所述监控终端。
2.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述定位模块的工作频段为B1I和B2a。
3.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括千寻位置模块，所述千寻位置模块能够接收千寻位置基站发送的位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述网络模块的数量为多个，并通过Zigbee、WiFi、蓝牙、LoRa、NB-IoT、3G、4G、5G中的一种或多种进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括摄像头模块，所述摄像头模块为双路摄像头，能够对所述农机的作业环境进行拍摄，并通过所述网络模块发送至所述监控终端。
6.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括信息采集模块，所述信息采集模块通过CAN口或串口对所述农机的作业数据进行采集。
7.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括显示模块，所述显示模块对所述农机的作业数据、所述位置信息的电子地图、摄像头模块拍摄的信息以及报警提示。
8.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括存储模块，所述存储模块能够存储所述农机的作业数据、运行的日志数据以及摄像头模块拍摄的照片数据或视频数据。
9.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括语音模块，所述语音模块能够进行语音提示和/或语音报警。
10.根据权利要求1所述的一种基于双频北斗RTK差分定位的高精度农机监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括远程升级模块，所述监控终端能够通过所述远程升级模块对所述监控系统进行升级。
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