使用实时动态进行GPS对准的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于在灌溉系统内将驱动塔架进行对准的系统。根据一个优选实施例，本发明专利技术总体上涉及一种用于灌溉跨接件的对准控制的系统和方法以及，更具体地，涉及一种使用经由电力线载波发送的实时动态来对灌溉跨接件进行GPS对准的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用实时动态进行GPS对准的系统和方法相关申请本申请要求2018年1月30日提交的美国临时申请62/623,587的优先权。背景和

本专利技术总体上涉及一种用于灌溉跨接件(span)的对准控制的系统和方法以及，更具体地，涉及一种使用经由电力线载波发送的实时动态来对灌溉跨接件进行GPS对准的系统和方法。
技术介绍
现代的中心枢轴和线性灌溉系统通常包括由一个或更多个塔架结构支承的互连的跨接件(例如，灌溉跨接件)，以支承导管(例如，水管部分)。继而，将导管进一步附接到喷洒器/喷嘴系统，该喷洒器/喷嘴系统以期望的模式喷水(或其他申请者)。在这些现代灌溉系统中，大量的受电元件被用于控制灌溉的各个方面。这些通常包括用于各种传感器、喷雾器、驱动控制系统、电动机和换能器的远程独立电源。在运行中，通过机电设备系统(包括继电器、开关和其他带有活动部件的设备)对每个受电元件进行控制和供电。考虑到它们的尺寸和复杂性，现代灌溉机器容易重复出现机械和电气故障。机械故障的一个重要来源是驱动塔架的未对准。由于灌溉跨接件的每个驱动塔架之间的大的间距，即使是最小量的未对准，也会产生显著的应力和剪力。对在常规灌溉系统中的对准进行控制的主要方法依赖于电磁开关，该电磁开关用于控制单个驱动电动机的运行。这些系统具有大的响应时间，并且缺乏微调对准变化的能力。此外，这些类型的系统依赖于各个跨接件之间的机械联动。因此，它们容易由于风、地形等原因而改变跨接件取向(跨接件侧倾)。此外，这些系统在电动机启动或停止之前利用相当宽的对准误差带，通常约为±1.5度的未对准，从而引起上述的高结构应力。用于对准控制的新的可替代的方法依赖于独立的GPS接收器，这些GPS接收器通知每个独立的驱动塔架相关的位置和对准的信息。由于传输滞后，这些系统容易减缓响应时间。此外，基于GPS的系统在没有某种类型(诸如实时动态(RTK)、广域增强系统(WAAS)、差分全球定位系统(D-GPS)等之类)的校正的情况下都会受到很大的误差裕度的影响，该误差裕度通常太大而在对灌溉跨接件的对准进行微调时不可用。为了克服现有技术的局限性，需要一种可靠且有效的系统来对灌溉跨接件和驱动塔架进行控制和对准。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点，本专利技术提供了一种用于在具有至少两个跨接件的灌溉系统和用于移动跨接件的驱动系统内提供电力和对准控制的系统。根据第一优选实施例，本专利技术包括用于对灌溉系统的对准进行保持的方法，所述灌溉系统具有多个连接的跨接件和多个驱动塔架，这些驱动塔架用于使连接的跨接件围绕中心枢轴移动。或者，可以用线性推车代替中心枢轴。根据另一个优选实施例，本专利技术的方法包括以下步骤：接收第一组GPS位置数据和第二组RTK误差数据；将第一组GPS位置数据与第二组RTK误差数据进行比较，计算RTK误差校正数据；将RTK误差校正数据传输到中间驱动塔架和最后驱动塔架；使用GPS数据和RTK误差校正数据来计算最后驱动塔架的位置；计算中心枢轴与最后驱动单元之间的直的中心线；使用线性回归算法来计算每个中间驱动塔架与所计算出的中心线之间的相对距离；以及对每个中间驱动塔架随时间推移的平均速度进行控制，以减少中间驱动塔架的当前位置与所计算出的中心线之间的距离。结合在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本专利技术的各种实施例，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。附图说明图1示出了用于本专利技术的一个示例性灌溉系统。图2示出了说明根据本专利技术的第一优选实施例的控制设备的示例性处理架构的框图。图3示出了根据本专利技术的另一优选实施例的框图。图4示出了根据本专利技术的另一优选实施例的框图。图5A、图5B和图5C说明了根据本专利技术的另一优选实施例的第一对准方法。图6示出了说明图5A，图5B和图5C所示的第一对准方法的流程图。图7提供了说明根据本专利技术的另一优选实施例的第二对准方法的流程图。图8A，图8B和图8C说明了图7所示的第二对准方法。具体实施方式为了促进对本专利技术原理的理解，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定的语言来描述该实施例。然而，应当理解的是，在此不旨在对本专利技术的范围进行限制，并且可以预期本领域技术人员通常会想到的对所示的设备中的此类改变和进一步修改。根据本专利技术的优选实施例，应当理解，术语“驱动单元”可以优选地包括许多个子组件，包括：电动机、控制器、通信设备(例如PLC等)和对准设备。此外，尽管下面针对三个示例性的塔架讨论本专利技术，但是在不脱离本专利技术精神的情况下，可以根据需要扩大或减少所使用的塔架的数量(即2-100个塔架)。此外，本文所使用的术语“电动机”可以指用于向驱动轮提供扭矩的任何合适的电动机。因此，在此使用的术语“电动机”可以优选地包括诸如开关磁阻电动机、感应电动机等的电动机。本文所使用的术语“程序”、“计算机程序”、“软件应用程序”、“模块”、“固件”等被定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。术语“固态”应该被理解为是指一系列固态电子设备，其优选地包括由固体材料构建的电路或设备，并且其中电子或其他电荷载流子完全被限制在固体材料内。示例性的固态组件/材料可以包括晶体、多晶和非晶态固体、电导体和半导体。常见的固态设备可以包括晶体管、微处理器芯片和RAM。程序、计算机程序、模块或软件应用程序可包括子程序、函数、过程、对象实现、可执行应用程序、小程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库、动态加载库和/或设计用于在计算机系统上执行的其他指令序列。如本文所定义的，数据存储装置包括许多不同类型的计算机可读介质，该计算机可读介质允许计算机从中读取数据并且保持储存的数据以供计算机能够再次读取数据。此类数据存储装置可以包括例如非易失性存储器，例如ROM、闪存、电池备份RAM、磁盘驱动器存储器、CD-ROM、DVD和其他永久性存储介质。然而，根据本专利技术的不同实施例，甚至是诸如RAM、缓存器、高速缓存存储器和网络电路之类的易失性存储也被设想作为此类数据存储装置。本文描述的系统和方法的方面可以实现为被编程到各种电路中的任何一种电路中的功能，包括可编程逻辑设备(PLD)，例如现场可编程门阵列(FPGA)，可编程阵列逻辑(PAL)设备，电子可编程逻辑和存储器设备和基于标准单元的设备，以及专用集成电路(ASIC)。用于实现系统和方法的各方面的一些其他可能性包括：具有存储器的微控制器、嵌入式微处理器、固件、软件等。此外，系统和方法的各方面可以体现在具有基于软件的电路仿真、离散逻辑(顺序和组合)、自定义设备、模糊(中性网络)逻辑、量子设备以及上述任何设备类型的混合的微处理器中。当然，底层的设备技术可以以多种组件类型的方式提供，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术，如互补金属氧化物半导体(CMOS)，双极性技术，如发射极耦合逻辑(ECL)，聚合物技术(例如，硅共轭聚合物和金属-共轭聚合物-金属结构)，双向三极晶闸管(TRIAC)，模拟和数字混合等。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对灌溉系统的对准进行保持的方法，所述灌溉系统具有由第一中间驱动塔架、第二中间驱动塔架和最后常规驱动单元(LRDU)塔架支承的多个连接的跨接件，每个塔架具有用于使所述连接的跨接件围绕中心枢轴移动的至少一个驱动轮，其中，所述方法包括：/n接收第一组GPS位置数据和第二组RTK误差数据；/n将所述第一组GPS位置数据与已知地理位置进行比较；/n计算基站模块(BSM)内的RTK误差校正数据；/n将RTK误差校正数据发送至所述第一中间驱动塔架、所述第二中间驱动塔架和所述最后常规驱动单元塔架；/n使用GPS数据和RTK误差校正数据来计算所述最后常规驱动单元塔架的位置；/n计算所述中心枢轴与所述最后常规驱动单元塔架之间的直的中心线；/n计算所述第一中间驱动塔架、所述第二中间驱动塔架与所计算出的中心线之间的相对距离；以及/n控制所述第一中间驱动塔架的速度和所述第二中间驱动塔架的速度，以减小所述第一中间驱动塔架的当前位置和所述第二中间驱动塔架的当前位置与所计算出的中心线之间的距离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180130 US 62/623,5871.一种用于对灌溉系统的对准进行保持的方法，所述灌溉系统具有由第一中间驱动塔架、第二中间驱动塔架和最后常规驱动单元(LRDU)塔架支承的多个连接的跨接件，每个塔架具有用于使所述连接的跨接件围绕中心枢轴移动的至少一个驱动轮，其中，所述方法包括：
接收第一组GPS位置数据和第二组RTK误差数据；
将所述第一组GPS位置数据与已知地理位置进行比较；
计算基站模块(BSM)内的RTK误差校正数据；
将RTK误差校正数据发送至所述第一中间驱动塔架、所述第二中间驱动塔架和所述最后常规驱动单元塔架；
使用GPS数据和RTK误差校正数据来计算所述最后常规驱动单元塔架的位置；
计算所述中心枢轴与所述最后常规驱动单元塔架之间的直的中心线；
计算所述第一中间驱动塔架、所述第二中间驱动塔架与所计算出的中心线之间的相对距离；以及
控制所述第一中间驱动塔架的速度和所述第二中间驱动塔架的速度，以减小所述第一中间驱动塔架的当前位置和所述第二中间驱动塔架的当前位置与所计算出的中心线之间的距离。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相对距离是使用线性回归算法来计算的。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基站模块连接至第一电力线载波电路，所述第一电力线载波电路控制电力并将电力引导至所述第一中间驱动塔架、所述第二中间驱动塔架和所述最后常规驱动单元塔架。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基站模块经由电力线总线通过所述第一电力线载波电路来引导电力和对信号进行控制。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基站模块通过所述电力线载波电路来传输RTK误差校正数据。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一中间驱动塔架使用RTK误差校正数据来修改所述GPS位置数据。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：使用第二电力线载波电路在所述基站模块与所述第一中间驱动塔架、所述第二中间驱动塔架和所述最后常规驱动单元(LRDU)塔架之间传输PLC通信。

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【专利技术属性】
技术研发人员：特蕾西·A·撒切尔，
申请(专利权)人：瓦尔蒙特工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US