使用电力线载波通信进行位置校正的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于使用通过电力线载波系统传送的实时动态(RTK)数据将跨接件进行对准的方法。本发明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数据，并将两者进行比较；计算RTK误差校正数据并创建包含其的RTK误差校正数据信号；对RTK误差校正数据信号进行调制以在电力线载波上传输；通过电力线总线将RTK误差校正数据信号发射到电力线上至最后驱动塔架；对RTK误差校正数据信号解调并用其计算最后驱动塔架的位置；计算枢轴和最后驱动单元之间的直的中心线；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的速度或平均运行时间进行控制，以减小每个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。计算出的中心线之间的距离。计算出的中心线之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
使用电力线载波通信进行位置校正的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2019年8月21日、申请号为2019800556367(PCT/US2019/047549)、专利技术名称为“使用电力线载波通信进行位置校正的系统和方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2018年8月28日提交的美国临时申请号62/723,663的优先权。
[0004]本专利技术的
技术介绍
与
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[0005]本专利技术通常涉及一种用于向灌溉机器内的各种动力元件提供校正和位置信号以实现各种目标的系统和方法，所述目标包括灌溉跨接件(span)的对准控制、灌溉机器(例如，转角型和线型)的引导以及向各种远程监视和控制设备提供位置信息。

技术介绍

[0006]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(或其他施用物)。在这些现代灌溉系统中，大量的动力元件被用于控制灌溉的各个方面。这些通常包括各种传感器、喷雾器、驱动控制系统、电动机和换能器。
[0007]在过去，灌溉机器利用各种方法在系统处理器之间进行数据通信。这些方法包括专用硬接线系统(例如，RS485、TCP/IP、RS232等)和无线系统(例如蜂窝、Wi
‑
Fi、VHF/UHF无线电、扩频无线电等)。这两种解决方案的成本都很昂贵，而且容易出现通信误差。硬接线系统需要安装相当长的电缆，而无线系统通常需要中继站才能在长距离上增强无线电信号。此外，无线系统由于距离、天气变化、障碍物、引起的RF噪声和长延迟而可靠性较差，特别是在蜂窝通信中。这两种系统都导致位置报告中的误差，并且由于通信故障导致系统延迟。这些误差的最终结果是差的水应用均匀性、应用延迟和其他问题，这些问题降低了种植者的产量和盈利能力。
[0008]为了克服现有技术的局限性，需要一种可靠且有效的通信和控制系统来对机械化灌溉系统中的灌溉跨接件和驱动塔架进行控制和对准。此外，需要一种系统来为灌溉机器的可转向元件提供引导，并向机器控制系统和远程操作者提供对机器的位置感知(位置信息)。

技术实现思路

[0009]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一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改进的通信和位置感知的系统。
[0010]根据第一优选实施方式，本专利技术包括用于在整个灌溉系统中传送全球定位系统(GPS)位置数据的方法，该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具有枢轴控制器的中心枢轴移动。
[0011]根据第二优选实施方式，本专利技术包括用于在整个灌溉系统中传送GPS实时动态(RTK)校正信号数据的方法，该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具有枢轴控制器的中心枢轴移动。
[0012]根据另一优选实施方式，本专利技术的系统优选地还包括固定RTK参考站，该固定RTK参考站使用通过电力线载波(PLC)系统所发射的经调制信号来计算GPS位置误差并将误差校正数据发射至一个或更多个下游GPS单元，所述一个或更多个下游GPS单元向诸如所述流动的GPS单元等的灌溉机器提供引导。
[0013]根据另一优选实施方式，本专利技术的方法包括以下步骤：在固定(参考)站，接收第一组GPS位置数据和第二组RTK数据；将第一组GPS位置数据与第二组RTK数据进行比较；计算RTK误差校正数据；创建包含RTK误差校正数据的RTK误差校正数据信号；对RTK误差校正数据信号进行调制以在电力线载波上传输；通过电力线总线(BUS)将RTK误差校正数据信号广播到电力线上至最后驱动塔架；在移动(流动)站，通过电力线总线接收所述误差校正数据信号；对RTK误差校正数据信号进行解调；使用RTK误差校正数据来计算移动站的位置。
[0014]根据另一优选实施方式，最后常规驱动单元(LRDU)或转角驱动塔架可以优选地包括GPS接收单元，其优选地充当向转角驱动塔架或LRDU提供引导信号的移动(流动)GPS单元。
[0015]根据另一优选实施方式，发射到每个驱动单元处的下游移动(流动)GPS单元的误差校正数据也可用于保持灌溉机器组件(例如灌溉跨接件)的对准。
[0016]根据另一优选实施方式，可以通过计算枢轴和最后常规驱动单元之间的直的中心线来保持对准；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的速度或平均运行时间进行控制，以减少每个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。
[0017]根据另一优选实施方式，本专利技术的GPS单元可以优选地进一步将GPS位置数据(包括广域增强系统校正的数据)发射至通常位于中心枢轴点或线性推车处的中央控制面板。根据另一优选实施方式，本专利技术的位置数据可以优选地用于各种应用，例如根据中心枢轴移动通过需要或不需要超过结构末端的水的田地区域，来打开或关闭端部枪喷洒器；将灌溉机器的位置发射到云端，以远程监视和控制所述机器，例如报告田地中机器的位置；以及各种其他需求，无论是在灌溉机器处以本地的方式还是以远程的方式(在云端或对于远程操作者)。
[0018]根据另一优选实施方式，本专利技术的方法可以包括以下步骤：接收第一组GPS位置数据；对GPS位置数据信号进行调制以在电力线载波上传输；通过电力线总线将GPS位置数据信号广播到电力线上至多个驱动塔架和中央控制单元；对每个驱动塔架和中央控制单元处的GPS位置数据信号进行解调，以及使所述GPS位置数据可以用于所述驱动塔架和中央控制单元。
[0019]根据另一优选实施方式，PLC系统上的所有GPS单元可以出于各种原因而发射GPS单元的位置数据以供其他GPS单元使用，例如，将跨接件之间的相对位置进行比较、计算跨接件之间的相对角度、计算驱动单元之间的相对高度以及所述角度和高度等的变化率。
[0020]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方式，并且
与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0021]图1示出了用于本专利技术的一个示例性灌溉系统。
[0022]图2示出了根据本专利技术的第一优选实施方式的控制设备的示例性处理架构的框图。
[0023]图3示出了根据本专利技术的另一优选实施方式的灌溉系统。
[0024]图4示出了根据本专利技术的另一优选实施方式的框图。
[0025]图5示出了说明根据本专利技术的第一优选实施方式的示例性方法的流程图。
[0026]图6提供了说明根据本专利技术的第一优选实施方式的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0027]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方式，并且将使用特定的语言来描述该实施方式。然而，应当理解的是，在此不旨在对本专利技术的范围进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于使用通过电力线载波系统传送的实时动态(RTK)数据将跨接件进行对准的方法，其中，所述系统包括多个连接的跨接件和多个驱动塔架，所述多个驱动塔架用于将所述连接的跨接件围绕具有枢轴控制器的中心枢轴移动；其中，每个驱动塔架包括电力线载波节点；此外其中，所述驱动塔架包括中间驱动塔架和最后驱动塔架，此外其中，所述系统包括存储参考位置数据的固定参考站；其中，所述方法包括：接收第一组GPS位置数据；将所述第一组GPS位置数据与存储在所述固定参考站中的所述参考位置数据进行比较；计算RTK误差校正数据；创建RTK误差校正数据信号；对所述RTK误差校正数据信号进行调制以在电力线载波上传输；其中，所述电力线载波包括多个导电元件，所述导电元件配置成连接并传送信号至电力线总线，以及连接和传送来自电力线总线的信号；通过所述电力线总线将所述RTK误差校正数据信号发射到所述电力线上至每个驱动塔架的所述电力线载波节点；在每个所述驱动塔架处对所述RTK误差校正数据信号进行解调并使用经解调的所述RTK误差校正数据来计算经校正的位置数据；每个所述驱动塔架的控制器将经校正的位置数据广播至相邻的驱动塔架的控制器；每对相邻的驱动塔架使用经校正的位置数据来计算该对相邻的驱动塔架之间的直的中心线；计算每对相邻的驱动塔架中的每个驱动塔架到所计算出的中心线的相对距离；每对相邻的驱动塔架中的每个驱动塔架的控制器控制驱动轮组以减小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，所述第一组GPS位置数据是从存储器输入的；此外其中，通过减少每个中间驱动塔架的平均运行时间来控制每个中间驱动塔架的速度从而减小每个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。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个驱动塔架还包括转角驱动塔架，所述方法还包括：在所述转角驱动塔架处对所述RTK误差校正数据信号进行解调；使用所述RTK误差校正数据来计算所述转角驱动塔架的位置；将所计算出的所述转角驱动塔架的位置与所述转角驱动塔架的目标位置进行比较；其中，比较步骤包括：计算所计算出的所述转角驱动塔架的位置与所述转角驱动塔架的所述目标位置之间的距离；其中，使用线性回归算法进行所述距离的计算；以及对所述转角驱动塔架的速度进行控制以减小所计算出的所述转角驱动塔架的位置与所述转角驱动塔架的所述目标位置之间的所述距离。4.根据权利要求3所述的方法，其中，使用偏差误差算法来执行所述计算。5.根据权利要求3所述的方法，其中，使用路径投影算法来执行所述计算。6.根据权利要求3所述的方法，其中，通过对启动
‑
停止电动机的占空比进行调节来减小所计算出的所述转角驱动塔架的位置与所述转角驱动塔架的所述目标位置之间的所述
距离。7.根据权利要求3所述的方法，其中，通过改变变速电动机的RPM来减小所计算出的所述转角驱动塔架的位置与所述转角驱动塔架的所述目标位置之间的所述距离。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述RTK校正信号是以近实时的方式发射，以允许每个塔架控制器实时地校正GPS误差。9.根据权利要求3所述的方法，其中，通过改变所编程的驱动塔架驱动轮的平均速度来减小所计算出的所述转角驱动塔架的位置与所述转角驱动塔架的所述目标位置之间的所述距离。10.根据权利要求1所述的方法，其中，多对相邻的驱动塔架同时作用以使其自身对准并且持续地更新中心线。11.一种包括多个连接的跨接件和多个驱动塔架的灌溉系统，所述多个驱动塔架用于使所述连接的跨接件围绕具有枢轴控制器的中心枢轴移动，所述灌溉系统包括：塔架控制面板，其中，所述塔架控制面板包括第一PLC板；RTK参考站，其中，所述RTK参考站配置成接收RTK数据；其中，所述RTK参考站位于附接到所述中心枢轴的立管的集流环内；RTK误差计算模块，其中，所述RTK误差计算模块配置成接收所述RTK数据并产生GPS误差校正数据；其中，所述RTK误差计算模块配置成将所述GPS误差校正数据发射至所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：瓦尔蒙特工业股份有限公司，
类型：发明
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