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北斗高精度農機自動駕駛系統

發布時間:2021-08-03 人氣:3537

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現代大型農業機械作業在高速、寬幅作業行進過程中,要求駕駛員在操縱作業機械精準沿作物行間隙或預定的路線行走的同時,目測田間土壤狀況、作物所受病蟲害和作物生長狀況,實施耕作、施肥、播種、種植等變量投入操控已不可能,漏行和重行作業現象不可避免。采用自動導航技術是解決上述困難的重要途徑。自動導航技術可以保證實施起壟、播種、噴藥、開行收割等農田作業時銜接行距的精度,減少農作物生產投入成本,大大提高作業效率。

一、背景介紹

1.1 農機自動導航駕駛系統國家政策

近年國家大力推廣北斗在農業上應用:包括北斗農機自動導航駕駛系統,北斗監控數據,智慧農業等。并且多個省區把農用北斗終端納入購機補貼范圍,同時可以預見,今后將有更多新裝備新技術在政府的扶持下被研發出來,應用到農業生產中去。

1.2 安裝農機自動導航系統效益分析

1、減少重疊和間隙,節約開支

研究表明,駕駛員在一天作業中約有5%至10%的重疊傾向,將會使12米寬的農具產生1.2米的行間重疊。通過使用自動導航系統,可減少90%的重疊作業。提高作業效率、大大地節省燃油、化肥、種子、肥料和時間(見方圖表),使用導航系統在田間每工作400小時即可節省大約3萬元人民幣。

2、創建更加一致的行列和整齊劃一的土地

導航系統可以讓拖拉機在播種時保持更加一致的行距,降低在田間連續作業時農作物受損的可能性。允許駕駛員在執行特定的應用程序時保持最佳的工作速度。對于那些需要高速運行的應用程序作業,例如噴霧,連貫的速度可以在相同的時間噴灑更多的土地,提高作業效率。

3、作業效率更高

更高的作業精準度意味著更快速更精準的作業路線,這將為您帶來更高的收益。導航系統可以幫助您減少錯行和漏行,這可以讓田間作業效率提升14%,也就意味著您可以在更短的時間內獲得更多的收益。

4、減輕駕駛員疲勞,解放雙手

實現自動駕駛,幫助降低駕駛員疲勞強度,使得駕駛員有更多的精力用于優化機器的操作并最大化收益。疲憊駕駛者常常會操作失誤,帶來時間和成本的不必要浪費。

5、永不停工,延長有效工作時間,

自動導航系統使用衛星信號進行設備定位,增加作業季連續作業時間。同時,有了自動導航系統的幫助,無論是在黃昏、雨天、粉塵、霧天、大風天、夜間,駕駛員都能非常自信地創建均勻分布的行列,保證作業速度不會受到影響。導航自帶計畝器功能,讓您輕松準確地計算作業量。

6、降低土地的壓實,

導航允許駕駛員運用電車路線管理方式來有效地減低土地壓實,保護土壤。

二、中創博遠農機導航產品

2.1中創博遠自動駕駛系統構成

自動駕駛系統利用高精度的衛星地位導航信息,由控制器對農機上安裝電動方向盤系統進行控制,農機按照設定的路線(直線或曲線)自動駕駛

總體作業示意圖:

整套系統有便攜基站、車載系統,拖拉機在作業地塊工作,車載系統安裝在拖拉機上,通過接收便攜基站傳來的差分信息,達到高精度導航目的。

2.1.1車載系統

    中創博遠FARMSTAR-F2系列自動駕駛車載系統是集衛星接收、定位、控制于一體的綜合性系統,主要由北斗高精度定位控制器、導航顯示終端、MDU方向盤、電子式角度傳感器組成,如下圖所示:

其中導航顯示終端安裝在車內,并將原車方向盤更換成MDU方向盤,將北斗高精度定位控制器固定在車頂,接收來自便攜基站的差分信號,達到RTK解狀態,并將定位信息傳送給導航顯示終端,結合角度傳感器、陀螺儀感知行駛過程中的擺動與方向,經過數據處理,將控制信號傳輸給MDU方向盤,達到控制方向目的,

2.1.2系統功能及指標介紹

1、北斗高精度定位控制器

包含GPS、GLONASS、北斗、伽利略等衛星具有抗震、耐高低溫功能,其各類參數均達到工業級要求。是集北斗高性能衛星天線,電臺天線、ECU控制器,內置組合慣導三星七頻的高精度定位控制器,其具有定位精度高、易于安裝、盲區精準控制 ,信號中斷補償等一些列優點,如下圖所示:

2、導航顯示終端

集電臺,3G于一體導航顯示終端在進行RTK作業時,可通過網絡、內置電臺以及外掛電臺3種方式傳輸差分數據,同時支持星基差分信號為用戶提供了豐富選擇。

1)        支持所有GNSS信號接收:

足夠的并行接收通道,可以最大限度地跟蹤和觀測所有可見GNSS衛星信號,從而提高測量精度和實時RTK測量的性能。

2)        20Hz的數據更新率

支持數據更新率高達20Hz,同時保持最佳觀測質量和觀值的獨立性;耗電量低,僅4W功耗。

3)        三種數據傳輸模式

通過UHF內置電臺、內置3G/GPRS無線通信功能、外掛電臺三種通信方式來進行數據傳輸和廣播差分數據。

4)        高精度定位技術:

衛星定位技術采用性能卓越的測量引擎,測量數據具有最高等級的質量保證,在長基線、長時間觀測的條件下,精度高達:平面:±(1cm+1x10-6D),高程:±(15mm+1x10-6D)。

5)        軟件:

安裝無需調試,問題自動診斷,AB線可互通等功能,內置流量卡可遠程監控數據。

3、MDU方向盤

替代原車方向盤,安裝拆卸簡單,內含電機,大扭矩適合高低速、和各種復雜地形作業。

4、電子陀螺儀式角度傳感器  北斗,自動駕駛,農業自動化,科美斯,自動導航

電子式角度傳感器用于檢測車輛前輪左右轉向角度,采集當前角度值反饋給控制器,提高車輛直線行駛精度。內置慣導,可以任意安裝拆卸,使用壽命長。

2.1.3、參考站系統

1、參考站概述及功能介紹

在項目區域范圍內,放置便攜式基準站為北斗農機提供高精度導航定位服務。

      各個參考站的衛星數據通過電臺頻道發送出去,農機自動導航系統通過車載內置電臺接收差分信號;

液壓控制與電動方向盤控制區別:

組成結構示意圖如下


方向盤控制

液壓控制

組成結構

電動方向盤

電磁閥

安裝調試

安裝簡便,需更換方向盤。無需調試

安裝復雜,需改動原車油路,要調試校正

安裝時間

1小時

4小時

作業精度

±2.5cm

±2.5cm

作業速度

11KM/h

12KM/h

使用壽命

5年以上

5年以內

故障問題頻率

較少

頻率相對較高

反應速度

相對略慢

相對較快

易出現問題

電流過大容易燒保險

油質不凈容易堵閥

拆卸安裝

簡單,只需更換花鍵

復雜,需更換油管,根據閥開芯閉芯選擇電磁閥組件

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