一种基于农具位置的自动驾驶系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于农具位置的自动驾驶系统，包括安装在农机上的RTK卫星定位系统、控制系统和交互系统；所述RTK卫星定位系统包括差分基站、电台和GPS接收机；所述控制系统包括控制模块、电磁阀和安装在前轮上的角度传感器；交互系统，包括导航终端；导航终端连接至控制模块。本发明专利技术的基于农具位置的自动驾驶系统设计合理，结构简单紧凑；利用两个天线，一个天线测量农机的精确位置，一个天线测量农具的精确位置；将两个天线的数据与陀螺仪的输出信息进行融合，得到精确的农具位置和姿态；采用修正过后的控制算法，针对农具的位置和姿态，计算成控制指令，控制农机转向。

【技术实现步骤摘要】
一种基于农具位置的自动驾驶系统
本专利技术涉及一种自动驾驶系统，具体是一种基于农具位置的自动驾驶系统。
技术介绍
现有的农机自动驾驶系统，一般由导航系统、机械控制系统、人机交互系统三部分构成，导航系统使用RTK高精度BD/GPS定位，并结合高精度陀螺仪进行组合导航；机械控制系统根据导航系统的信息，控制机械部分做相应的转向控制；人机交互系统则为农机操作员提供一个交互界面，使系统按照操作员的要求进行工作。农机自动驾驶时，通常都会预先定义一条行驶的轨迹，控制系统控制农机行驶在该轨迹上，使得农机与目标线的横向误差XTEt与航向角偏差Ψt均为0。现有的农机自动驾驶系统，以控制农机走直线为主要目的，针对三点悬挂这种硬连接的方式，可以估算出农具的中心点来进行控制，达到较好的效果。但是对于拖拽式的农具，在地面不平以及斜坡地形上，常常发生农具与农机之间存在偏差的情况，使得农机走在了轨迹上，但是农具却并不在线上，实际的作业效果比较差。因此，本专利技术提供一种基于农具位置的自动驾驶系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于农具位置的自动驾驶系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于农具位置的自动驾驶系统，包括安装在农机上的RTK卫星定位系统、控制系统和交互系统；所述RTK卫星定位系统包括差分基站、电台和GPS接收机；差分基站和GPS接收机通过电台通信连接；所述GPS接收机与两个天线连接，一个天线设于农机上，用于测量农机的精确位置，另一个天线设有农具的中心处，用于测量农具的精确位置；RTK卫星定位系统，用于将高精度的农机与农具定位信息输出给控制系统；所述控制系统包括控制模块、电磁阀和安装在前轮上的角度传感器；GPS接收机、电磁阀和角度传感器均连接至控制模块；所述控制模块中内置陀螺仪；角度传感器，用于检测前轮的转角，并将转角信息传递至控制模块；电磁阀，用于控制前轮转向；控制模块，用于接收农具与农机的定位信息，以及前轮的转角信息，将农具、农机的定位信息与陀螺仪的输出信息进行融合，得到精确的农具位置和姿态；同时通过陀螺仪与导航终端进行组合导航，计算出相应的控制信号，将信号发送给电磁阀和角度传感器的控制反馈回路，控制农机转向；交互系统，包括导航终端；导航终端连接至控制模块。作为本专利技术进一步的方案：所述导航终端设有4G模块，通过4G模块与远程平台进行交互，进行作业信息的交互。作为本专利技术进一步的方案：所述导航终端设有操作界面，将当前的系统工作情况显示给操作员，把操作员的输入转换为可控制指令，发送给控制系统。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于农具位置的自动驾驶系统设计合理，结构简单紧凑；利用两个天线，一个天线测量农机的精确位置，一个天线测量农具的精确位置；将两个天线的数据与陀螺仪的输出信息进行融合，得到精确的农具位置和姿态；采用修正过后的控制算法，针对农具的位置和姿态，计算成控制指令，控制农机转向。附图说明图1为农机、农具与自动驾驶系统的装配结构主视图。图2为农机、农具与自动驾驶系统的装配结构右视图。图3为在坡地上行驶时农机、农具与自动驾驶系统的装配结构示意图。图4为基于农具位置的自动驾驶系统的结构示意图。图5为基于农具位置的自动驾驶系统的原理图。其中：1-农机；2-控制模块；3-差分基站；4-电台；5-GPS接收机；6-导航终端；7-电磁阀；8-前轮；9-角度传感器；10-农具；11-天线；12-目标行驶轨迹线；13-新目标行驶轨迹线。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1-5，一种基于农具位置的自动驾驶系统，包括安装在农机1上的RTK卫星定位系统、控制系统和交互系统；所述RTK卫星定位系统包括差分基站3、电台4和GPS接收机5；差分基站3和GPS接收机5通过电台4通信连接；所述GPS接收机5与两个天线11连接，支持两个天线11的定位，一个天线11设于农机1上，用于测量农机的精确位置，另一个天线11设有农具10的中心处，用于测量农具的精确位置；RTK卫星定位系统，用于将高精度的农机与农具定位信息输出给控制系统；所述控制系统包括控制模块2、电磁阀7和安装在前轮8上的角度传感器9；GPS接收机5、电磁阀7和角度传感器9均连接至控制模块2；所述控制模块2中内置陀螺仪；角度传感器9，用于检测前轮8的转角，并将转角信息传递至控制模块2；电磁阀7，用于控制前轮转向；控制模块2，用于接收农具与农机的定位信息，以及前轮8的转角信息，将农具、农机的定位信息与陀螺仪的输出信息通过卡尔曼滤波算法进行融合，得到精确的农具位置和姿态；通过控制模块2预设目标行驶轨迹线；同时通过陀螺仪与导航终端6进行组合导航，计算出相应的控制信号，将信号发送给电磁阀7和角度传感器9的控制反馈回路，控制农机转向；农机1上的天线沿着目标行驶轨迹线12行走，控制模块2通过农具定位信息测出农具上的天线与目标行驶轨迹线之间的横向误差XTEi，控制模块2通过农机定位信息测出农机上的天线与目标行驶轨迹线之间的横向误差XTEt，计算得到农机与农具之间的横向误差的差值：ΔXTE=XTEi-XTEt；控制模块2控制目标行驶轨迹线12向与农具偏移方向相反的方向横向移动ΔXTE，得到了新目标行驶轨迹线13，且控制模块2控制农机转向追踪目标行驶轨迹线13，使农具走在目标行驶轨迹线上；交互系统，包括导航终端6；导航终端6连接至控制模块2；导航终端6具备4G模块，可以与远程平台进行交互，进行作业信息的交互；导航终端6提供操作界面，将当前的系统工作情况显示给操作员，把操作员的输入转换为可控制指令，发送给控制系统。本专利技术主要改进的部分在于：1）利用两个天线，一个天线测量农机的精确位置，一个天线测量农具的精确位置；将两个天线的数据与陀螺仪的输出信息进行融合，得到精确的农具位置和姿态；2）修正过后的控制算法，针对农具的位置和姿态，计算成控制指令，控制农机转向。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于农具位置的自动驾驶系统，其特征在于，包括安装在农机（1）上的RTK卫星定位系统、控制系统和交互系统；所述RTK卫星定位系统包括差分基站（3）、电台（4）和GPS接收机（5）；差分基站（3）和GPS接收机（5）通过电台（4）通信连接；所述GPS接收机（5）与两个天线连接，一个天线设于农机（1）上，用于测量农机的精确位置，另一个天线设有农具的中心处，用于测量农具的精确位置；RTK卫星定位系统，用于将高精度的农机与农具定位信息输出给控制系统；所述控制系统包括控制模块（2）、电磁阀（7）和安装在前轮（8）上的角度传感器（9）；GPS接收机（5）、电磁阀（7）和角度传感器（9）均连接至控制模块（2）；所述控制模块（2）中内置陀螺仪；角度传感器（9），用于检测前轮（8）的转角，并将转角信息传递至控制模块（2）；电磁阀（7），用于控制前轮转向；控制模块（2），用于接收农具与农机的定位信息，以及前轮（8）的转角信息，将农具、农机的定位信息与陀螺仪的输出信息进行融合，得到精确的农具位置和姿态；同时通过陀螺仪与导航终端（6）进行组合导航，计算出相应的控制信号，将信号发送给电磁阀（7）和角度传感器（9）的控制反馈回路，控制农机转向；交互系统，包括导航终端（6）；导航终端（6）连接至控制模块（2）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于农具位置的自动驾驶系统，其特征在于，包括安装在农机（1）上的RTK卫星定位系统、控制系统和交互系统；所述RTK卫星定位系统包括差分基站（3）、电台（4）和GPS接收机（5）；差分基站（3）和GPS接收机（5）通过电台（4）通信连接；所述GPS接收机（5）与两个天线连接，一个天线设于农机（1）上，用于测量农机的精确位置，另一个天线设有农具的中心处，用于测量农具的精确位置；RTK卫星定位系统，用于将高精度的农机与农具定位信息输出给控制系统；所述控制系统包括控制模块（2）、电磁阀（7）和安装在前轮（8）上的角度传感器（9）；GPS接收机（5）、电磁阀（7）和角度传感器（9）均连接至控制模块（2）；所述控制模块（2）中内置陀螺仪；角度传感器（9），用于检测前轮（8）的转角，并将转角信息传递至控制模块（...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立峰，
申请(专利权)人：上海肆鑫信息科技中心，
类型：发明
国别省市：上海,31