一种改进的农机作业面积测量终端和方法技术

本发明专利技术涉及一种能较准确地测量农机作业面积，可进行工况数据采集与保存，并将相关信息发送至监控中心的面积测量终端。本发明专利技术在硬件设计上由主控芯片STM32F103ZET6、ATK‑S1216F8‑BD GPS/北斗模块、电源模块、人机交互模块(LCD触摸显示屏和键盘)、GPRS模块、存储模块、NRF24L01模块和CAN总线接口等构成，其价格便宜且功能多用，解决了以往测亩仪功能单一和成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的农机作业面积测量终端和方法
本专利技术旨在做出一种能较准确地测量农机作业面积，可进行工况数据采集与保存，并将相关信息发送至监控中心的车载终端。
技术介绍
在“精准农业”的潮流下，由于田块的大小直接决定了生产资料的投入量，因此，准确地计算农机作业的面积对指导农机高效作业、控制生产资料的投入，以及计算农作物的单位面积产量等具有很大意义。农机机主和农户都希望给农用机械安装一个“计亩器”，就像城市里的出租车有个“记价器”，耕作了多少面积的土地能实时计算显示出来。国内学者对测亩仪表的研究简要情况如下。在农业机械化的大背景下，测亩仪的发展方向是与机械同步使用，进行实时测量；且如今我们的生活与网络也息息相关，如若测亩仪具备了联网与采集农机运行状态信息的功能，这也有利于实现监控中心对农机的远程监控；另一方面，较高的测量精度和较合适的价格对于农机机主来说也是非常重要的考虑因素。因此，本专利技术主要是基于STM32F103ZET6和北斗/GPS双模接收机等模块，结合相应算法，设计出一种低成本测亩仪，在此基础上，进一步扩展其数据采集、存储与传输的功能，提高其性价比，更好地适应智能化农业的发展。专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的农机作业面积测量终端，其特征在于，所述终端由手持式部分和基座两部分构成，所述手持式部分包括：主控芯片、GPS/北斗模块、电源模块、人机交互模块和NRF24L01模块，所述基座部分包括电源转换模块、GPRS模块、存储模块和CAN总线接口。

【技术特征摘要】
1.一种改进的农机作业面积测量终端，其特征在于，所述终端由手持式部分和基座两部分构成，所述手持式部分包括：主控芯片、GPS/北斗模块、电源模块、人机交互模块和NRF24L01模块，所述基座部分包括电源转换模块、GPRS模块、存储模块和CAN总线接口。2.根据权利要求1所述的一种改进的农机作业面积测量终端，其特征在于，所述基座底部为吸盘结构，所述手持部分与基座通过插片和插孔连接。3.根据权利要求1所述的一种改进的农机作业面积测量终端，其特征在于，本终端使用位置差分技术，即使用两个北斗/GPS接收机，其中一个作为固定基站，通过NRF24L01射频模块向另一个测量终端发送实时经纬度误差。4.根据权利要求1所述的一种改进的农机作业面积测量终端，其特征在于，本终端使用自适应交互多模型卡尔曼滤波算法，即根据农机工作状态使用不同卡尔曼滤波模型，对北斗/GPS接收机接收回来的经纬度进行修正。5.一种改进的农机作业面积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：坐标转换和面积计算；本发明通过北斗GPS双模接收机模块获取当前农机的经纬度信息，经过高斯克吕格投影方式进行坐标转换，再利用完全离散格林公式对不规则农田面积进行计算；步骤2：提高低成本接收机的定位精度；本发明采用差分的方法，消除电离层误差等公共误差；结合卡尔曼滤波的算法，对经纬度数据进行预测与修正，进一步减弱误差；在卡尔曼滤波上增加自适应因子，避免因为量测设备故障或者信息传输间隔中断而导致的不能正常提供状态测量信息的问题，提高卡尔曼滤波的鲁棒性；构造多模型卡尔曼滤波算法，针对目标不同的运动状态使用不同的模型匹配，与各个模型对应的滤波器并行工作，实现不同模型的切换，避免因为使用单一模型而造成的偏差；步骤3：运用两种面积测量方法；一是航迹法，此时农机利用回耕法进行作业，即农机先沿农田边界作业，再逐次往内作业，在农机沿外边界绕行一周结束后，利用测亩仪计算出这一周的周长和所围面积；二是定幅法，当农田形状比较规则，农机按照梭形耕法进行作业时，默认农机的作业幅宽为固定值，用幅宽乘以农机走过的距离得到面积；步骤4：数据的存储与传输；本发明通过CAN总线获取农机工况信息，一方面通过本地数据存储设备(SD卡)将数据保存在车上，另一方面通过GPRS网络发送至指定IP的监控中心平台上，实现监控中心对车辆工况的实时监测和对突发状况的处理。6.根据权利要求5所述的一种改进的农机作业面积测量方法，其特征在于，步骤1所述经过高斯克吕格投影方式进行坐标转换，再利用完全离散格林公式对不规则农田面积进行计算，具体为：高斯投影是一种横切椭圆柱投影，假想有一个椭圆柱与地球椭球体上某一经线相切，并且将椭球筒的中心轴放置在赤道平面上，按等角条件将地球表面投影到椭球筒上，然后将椭球筒展开，此投影为高斯投影；在高斯投影变换中，中央经线投影后的直线为X轴，赤道投影后的直线为Y轴，它们的交点为原点，为使转换之后的Y轴坐标不为负值，通常在Y轴上加上500km，具体变换公式如下:式中，B—纬度；l＝L-L0,L为经度，L0为轴子午线的经度；N—卯酉圈曲率半径；t＝tanB；η＝e'cosB；e'—椭球第二偏心率；X0—当l＝0时，从赤道起算的子午线弧长；参数计算如下：e2＝(a2-b2)/a2e'2＝(a2-b2)/b2X0＝a(1-e2)(A0B+A2sin2B+A4sin4B+A6sin6B+A8sin8B)其中：为减少投影变形，保证投影变换的精度，通常采用分带投影的方法，即按经度把椭球分为很多带，各带分别投影；在精细农业实践中，通常采用3度分带投影，从东经1°30’开始，每3°为一带，将全球划分为120个投影带，利用高斯投影的公式，编写代码求得转换后的平面坐标X，Y；面积测量利用完全离散格林公式，其具体内容如下：对于一个封闭的区域，如果获得其边界上n个坐标点，如(X1,Y1),(X2,Y2),…(Xn,Yn)则其面积可以由下面的格林公式计算获得：其中i＝1,2,…n，当i＝n时，Xi+1＝X1,Yi+1＝Y1周长可由以下公式得到：7.根据权利要求5所述的一种改进的农机作业面积测量方法，其特征在于，步骤2所述差分的方法和卡尔曼...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光盛，宋嘉仪，董磊萍，吴盘龙，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32