基于ＧＰＳ农田作业面积测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术涉及基于ＧＰＳ农田作业面积测量系统，该系统包括ＧＰＳ接收模块、单片机、存储器、键盘、显示器、打印机和电源；ＧＰＳ模块接收ＧＰＳ卫星信号，并将定位信息通过ＲＳ２３２串行口输入到单片机中；单片机对定位信息进行处理，计算出农田的面积；存储器保存作业记录；通过键盘和显示器输入作业收费单价，设定日期，修整作业路线，计算作业面积和查询作业记录；微型打印机打印输出作业记录。本发明专利技术采用ＧＰＳ定位系统测量原始农田作业面积和单片机对原始农田作业面积进行修整，提高农田作业面积测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于GPS农田作业面积测量系统及测量方法，属于农业机械测试技术 领域，主要用于农业机械农田作业面积测量,实现对农田作业计价和管理。
技术介绍
联合收割机等农业机械跨区作业是适合我国国情的农田生产作业形式，异地作业，机 手和农民都希望知道实际农田作业的面积和产量，配置面积或者产量计价系统是农业机械 发展必然趋势,已刻不容缓。目前实时检测农业机械作业面积方法主要有两种:一是采用GPS定位系统和单片机开 发的面积测量仪或者计价器,如美国"GPS面积测量仪-征程300"、杭州路径科技有限公司 的"LMJ-I面积测量仪"、北京农业信息技术研究中心的专利"农田作业面积测量 仪"(zl200520113683.8)，均是通过GPS定位，绕行作业测量区域一周，自动记录作业路 线的坐标，然后计算所围绕的面积；二是实时检测农业机械作业宽度和行走距离，进而计 算出面积及价格，如河北农业大学的专利"自动在线测量谷物实时实际割幅宽度的方法及装 置"(zl200510012373.1)，北京农业信息技术研究中心的专利"一种收割面积测量与计费系 统及方法"(zl200710175342.7)，均通过超声波检测收割幅宽，由单片机实时计算输出作业 面积和费用；赵金周的专利"农机车辆耕作面积测量计价器"(zl200820028159.4)，包括由 吸附安装在不同农机车辆轮轴上通用尺度衡量盘和计算器，累计测量轮胎行驶周长数据的 动触点拨杆及动触头与静触头，通过耕作时动触头拨杆与动触头和静触头互相接触，累计 轮胎周长数据，加上尺度衡量盘上的不足一周圈的尺度换算数据，可测量出长、宽度，进 而计算出面积及价格。对于第一种方法，采用高精度GPS定位系统，价格高不宜推广应用，采用一般GPS 定位系统，由于定位精度低，作业面积计算误差大，也难于应用推广；第二种方法，由于 农业机械作业环境差、工况复杂，超声波检测收割幅宽和动触点拨杆及动触头与静触头接 触测量轮胎行驶周长数据，均存在误差大、可靠性低缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述存在的不足，公开一种基于GPS农田作业面积测量系统及 测量方法，其特点是采用一般GPS定位系统和单片机，针对GPS定位精度低问题和一般农田具有规则外形特点，通过对农田外形预先设定或者选择，在绕行作业测量区域一周， 自动记录作业路线的坐标以后，对得到的农田作业路线进行修整，并对定点坐标进行换算， 然后再计算所围绕的面积，从而提高农田作业面积测量精度。本专利技术所述的基于GPS农田作业面积测量系统，该系统包括GPS接收模块、单片机、 存储器、键盘、LCD显示器、打印机和电源；GPS模块接收GPS卫星信号，并将定位信 息通过RS232串行口输入到单片机中；单片机对定位信息进行处理，计算出农田的面积； 存储器保存作业记录，作业记录包括作业路线的坐标、农田作业面积、作业单价和总价、 作业日期数据；通过键盘和LCD显示器输入作业收费单价，设定日期，修整作业路线，计 算作业面积和查询作业记录；微型打印机打印输出作业记录。本专利技术所述的基于GPS农田作业面积测量系统农田作业面积测量方法，包括以下步骤(1) GPS接收模块绕行作业测量区域一周，每隔固定的时间接收GPS卫星发送的定位 信息，并发送至单片机；(2) 单片机读取和保存GPS定位信息，将若干GPS定位信息换算成定位坐标并保存，若干定位坐标形成原始农田作业路线；(3) 将上步骤产生的原始农田作业路线和按照预先设定的农田作业路线进行比较，修整原始农田作业路线，直到原始农田作业路线与实际农田外形基本一致，形成修整后的农田作业路线，并按照规则几何图形将修整后的农田作业路线划分若干区域；(4) 计算农田作业面积和作业总价对上述若干区域，按照几何图形各顶点坐标计算各 区域面积、总的农田作业面积和作业总价。所述步骤(3)中修整原始农田作业路线包括按照预先设定或者选择的农田规则外形 自动修整和人工选择修整点进行修正。本专利技术与其它基于GPS定位系统的面积测量仪或者计价器比较，优点是通过对农田 外形预先设定选择和作业路线修整，大大提高面积测量精度，既能满足机手和农民对农田 作业面积测量准确度要求，又能满足价格低廉、结构简单、操作方便的使用要求，便于在 多种农田作业中应用推广。附图说明图1是本专利技术实施例1的基于GPS农田作业面积测量系统框2是本专利技术实施例1原始农田作业路线例图 图3本专利技术实施例1计算坐标系 图4是本专利技术本专利技术实施例1农田作业路线修整图具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术所述的基于GPS农田作业面积测量系统，采用一般GPS定位系统和单片机， 针对GPS定位精度低问题和一般农田具有规则外形特点，通过对农田外形预先设定或者选 择，在GPS接收模块绕行作业测量区域一周，自动记录作业路线的坐标以后，对得到的农 田作业路线进行修整，并对定点坐标进行换算，然后再计算所围绕的面积。如图1所示，本专利技术所述的基于GPS农田作业面积测量系统，包括GPS接收模块、 单片机、存储器、键盘、LCD显示器、打印机和电源等。GPS接收模块采用UP500型GPS 接收机，集成了 GPS接收器、内置天线、上电复位电路；单片机为C8051F020型，3~5.5V 宽范围低压供电，具有较强接口和数据处理能力，接口简单，体积小，功耗低，非常适合 便携式测量系统；存储器采用AT24C04，是4KB串行接口 EEPROM,保存作业路线的坐 标、农田作业面积、作业单价和总价、作业日期等作业记录数据；键盘采用4x4薄膜键盘， 设定0 9十个数字键，上、下、左、右光标移动键、确认键、复位键六个功能键；LCD显 示器采用128x 64汉字图形液晶显示器，使用7920芯片组，带汉字库，蓝屏白字带背光； 打印机采用RD-E32微型打印机，打印输出作业记录；电源由24V蓄电池供电，并稳压输 出5V，给单片机、GPS接收模块和打印机等供电。通过键盘和LCD显示器输入作业收费 单价，设定日期，修整作业路线，计算作业面积，査询作业记录等。本专利技术所述的基于GPS农田作业面积测量方法，包括以下步骤(1) GPS接收模块绕行作业测量区域一周，每隔固定的时间接收GPS卫星发送的定位 信息，并发送至单片机。(2) 单片机读取、保存GPS定位信息，生成农田作业路线。GPS每隔固定的时间(1 秒左右)发送定位信息到接收模块上。通过按键移动光标选择生成农田作业路线，在按确 认键，开始接受农田作业定位信息后，单片机读取一系列GPS定位信息，并按照以下步骤 换算定位坐标并保存，直到再按确认键，停止接受农田作业定位信息， 一系列定位坐标形 成原始农田作业路线l，如图2所示。定位坐标换算步骤-第一步，简化假设认为农田是水平的或者只有很小的坡度，忽略高度差变化对两点间距离的影响；平行于赤道平面的所有横截面都是半径不同的标准圆；垂直于赤道平面的 所有横截面都是尺寸相同的标准椭圆；在一个很小的范围内认为各条经、纬线之间相互平 行，且每条经线与纬线相互垂直。第二步，建立计算坐标系，如图3所示。其中，O点是测定区域内某一点，将其作为 平面直角坐标系的原点，则区域内任意一点C沿纬线方向偏离此原点的距离OA就是C点 的丫坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＧＰＳ农田作业面积测量系统，其特征在于：该系统包括ＧＰＳ接收模块、单片机、存储器、键盘、显示器、打印机和电源；ＧＰＳ模块接收ＧＰＳ卫星信号，并将定位信息通过ＲＳ２３２串行口输入到单片机中；单片机对定位信息进行处理，计算出农田的面积；存储器保存作业记录；通过键盘和显示器输入作业收费单价，设定日期，修整作业路线，计算作业面积和查询作业记录；微型打印机打印输出作业记录。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张西良，陈进，李萍萍，李耀明，董进泉，张锋，黄治根，杨春松，周毅华，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]