一种基于车联网的农机装备远程控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及农机装备技术领域，具体涉及一种基于车联网的农机装备远程控制系统和方法。本发明专利技术结合了无人驾驶农业机械的同时又能够发挥农机驾驶人员的技能经验，使农机驾驶人员无需进入风吹日晒的田间，在室内便可以直接驾驶农机设备进行田间作业，有效提升了工作舒适性；驾驶人员通过驾驶平台可以同时远程操作多辆农机设备进行作业，减少了专业操作人员的使用数量，工作效率大大提高，降低了驾驶人员的劳动强度和劳动时间；同时驾驶装置可以安装在室内，能够极大的改善农机驾驶人员的工作环境。境。境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车联网的农机装备远程控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及农机装备
，具体涉及一种基于车联网的农机装备远程控制系统和方法。

技术介绍

[0002]农业生产效率的提升是农业经济发展的重要条件，而农业机械化是提升农业生产效率的重要方式，无人驾驶农业机械能够很好的解决现阶段农业机械化发展存在的问题，也是建立高标准的现代农业技术体系的前提条件，随着科学技术的发展在不久的将来必将大规模的应用。
[0003]但是目前的农机无人驾驶技术还不够成熟。首先是农机无人驾驶主要依靠路径规划控制行进，而现阶段土地多以小地块为主，每块田地都有不同的特性，田间作业环境复杂，所以现有的无人驾驶农机设备的普适性偏低；其次现有的农机无人驾驶技术的使用被安全和稳定两大难题所制约，难以满足生产需求；最后现有的农机无人驾驶技术成本较高，对农民群众来说性价比不高，所以现有的农机无人驾驶技术在农业机械方面的大规模应用短期内较难实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种基于车联网的农机装备远程控制系统和方法，能够安全和稳定的进行农机装备远程控制，减少专业驾驶人员的使用数量，工作效率大大提高，有效降低驾驶人员的劳动强度和劳动时间。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一、一种基于车联网的农机装备远程控制系统
[0007]本专利技术提供了一种基于车联网的农机装备远程控制系统，包括：数据通讯子系统、远程驾驶侧驾驶子系统和远程农机设备侧农机设备工况与姿态感知子系统；
[0008]所述远程驾驶侧驾驶子系统包括驾驶模拟机、显示屏幕和中心处理器；所述数据通讯子系统包括无线通信传输设备和有线通信传输设备；所述远程农机设备侧农机设备工况与姿态感知子系统包括受控制农机设备和全景摄像头，所述受控制农机设备上设有多种车载传感器；
[0009]所述驾驶模拟机根据驾驶人员的操作生成对应的控制信号，并发送给中心处理器进行解析生成对应的控制指令，所述控制指令通过数据通讯子系统传输给受控制农机设备进行执行；
[0010]所述全景摄像头和车载传感器分别用于获取受控制农机设备的实时视频和状态数据，所述实时视频和状态数据通过数据通讯子系统传输给中心处理器进行处理以获得远程控制环境感知数据，并通过显示屏幕显示所述远程控制环境感知数据。
[0011]优选的，所述远程控制环境感知数据，包括：农机设备速度信息、农机设备工作姿态信息；
[0012]所述农机设备速度信息通过检测农机轮胎的转速来获得，具体为：
[0013]农机速度v＝2πrv
wheel
，式中，r为轮胎半径，v
wheel
为农机轮胎的转速。
[0014]所述农机设备工作姿态信息采用四元数法进行解算，农机设备转动的四元数姿态矩阵如下：
[0015][0016]式中:q0、q1、q2、q3为实时农机设备转动姿态四元数，满足q
02
+q
12
+q
22
+q
32
＝1，且q0、q1、q2、q3与横摆角速度w
x
、侧倾角速度w
y
、俯仰角速度w
z
满足如下矩阵：
[0017][0018]进一步的，所述农机设备工作姿态信息的解算公式如下：
[0019][0020]θ＝arc sin(
‑
A
13
)
[0021]式中:α为横摆角，θ为侧倾角，γ为俯仰角，A
mn
是所述农机设备转动的四元数姿态矩阵的第m行第n列。
[0022]优选的，所述受控制农机设备的前方、后方、左侧和右侧分别安装有多个全景摄像头，用于进行农机设备周围360
°
视频监控。
[0023]所述全景摄像头上传数据的带宽如下式：
[0024]B＝(T*I*F*12bit)/8
[0025]式中：B为带宽，T为每张图片横向像素点个数，I为每张图片纵向像素点个数，F为系统设定的帧率。
[0026]优选的，所述数据通讯子系统的无线通信传输设备和有线通信传输设备根据耕地实际情况进行布置；
[0027]所述无线通信传输设备包括：安装于田间基建电杆上的无线通信路由器和安装于农机设备上的无线通信模块；所述无线通信路由器与室内远程驾驶侧子系统通过有线通信传输设备进行通信。
[0028]二、一种基于车联网的农机装备远程控制方法
[0029]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种基于车联网的农机装备远程控制方法，采用如上所述的远程控制系统，主要包括如下步骤：
[0030]S1，启动农机装备远程控制系统；
[0031]S2，农机装备远程控制系统进行自检，包括电量是否充足、通信是否稳定以及设备
是否存在故障等等，系统自检通过后，继续执行步骤S3；
[0032]S3，根据农耕需求，远程驾驶侧驾驶人员选择相对应的农机设备，并启动受控农机设备；
[0033]S4，驾驶人员远程控制农机设备进行相应的农耕作业，中心处理器实时计算农机设备速度信息和工作姿态信息；
[0034]S5，受控农机设备在整个作业过程中，实时上传环境视频信息和作业状态数据信息；
[0035]S6，作业结束之后，驾驶人员远程控制农机设备停放于指定位置；
[0036]S7，熄火关闭受控农机设备，并退出农机装备远程控制系统的控制权限。
[0037]三、一种农机装备
[0038]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种农机装备，所述农机装备设有如上所述的控制系统。
[0039]本专利技术与现有技术相比具有以下主要的优点：
[0040]1、本专利技术提出了一种基于车联网的农机装备远程控制系统和方法，驾驶人员通过驾驶平台可以同时远程操作多辆农机设备进行作业，减少了专业操作人员的使用数量，工作效率大大提高，降低了驾驶人员的劳动强度和劳动时间；
[0041]2、本专利技术采用了wifi和有线通信相结合远程驾驶方法，充分考虑了现有农田的基本情况和农机装备的作业工况，利用现有的田间高压电杆安装wifi无线通信设备，使远程驾驶装置可以安装在室内，能够极大的改善农机驾驶人员的工作环境；
[0042]3、本专利技术的控制方法结合了无人驾驶农业机械的同时使又能够发挥农机驾驶人员的技能经验，使农机驾驶人员无需进入风吹日晒的田间，在室内便可以直接驾驶农机设备进行田间作业，有效提升了工作舒适性；
[0043]4、本专利技术提出了基于四元数法的农机装备工作姿态的计算方法，能够准确高效的确定机装备工作姿态，保证控制系统的控制精度。
附图说明
[0044]图1为本专利技术实施例中农机装备远程控制系统的整体架构图；
[0045]图2为本专利技术实施例中农机装备远程控制系统的通信架构图；
[0046]图3为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车联网的农机装备远程控制系统，其特征在于，包括数据通讯子系统、远程驾驶侧驾驶子系统和远程农机设备侧农机设备工况与姿态感知子系统；所述远程驾驶侧驾驶子系统包括驾驶模拟机、显示屏幕和中心处理器；所述数据通讯子系统包括无线通信传输设备和有线通信传输设备；所述远程农机设备侧农机设备工况与姿态感知子系统包括受控制农机设备和全景摄像头，所述受控制农机设备上设有多种车载传感器；所述驾驶模拟机根据驾驶人员的操作生成对应的控制信号，并发送给中心处理器进行解析生成对应的控制指令，所述控制指令通过数据通讯子系统传输给受控制农机设备进行执行；所述全景摄像头和车载传感器分别用于获取受控制农机设备的实时视频和状态数据，所述实时视频和状态数据通过数据通讯子系统传输给中心处理器进行处理以获得远程控制环境感知数据，并通过显示屏幕显示所述远程控制环境感知数据。2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的农机装备远程控制系统，其特征在于，所述远程控制环境感知数据，包括：农机设备速度信息和农机设备工作姿态信息；所述农机设备速度信息通过检测农机轮胎的转速来获得，具体为：农机速度v＝2πrv
wheel
，式中，r为轮胎半径，v
wheel
为农机轮胎的转速。3.根据权利要求2所述的一种基于车联网的农机装备远程控制系统，其特征在于，所述农机设备工作姿态信息采用四元数法进行解算，农机设备转动的四元数姿态矩阵如下：式中:q0、q1、q2、q3为实时农机设备转动姿态四元数，满足q
02
+q
13
+q
22
+q
32
1，且q0、q1、q2、q3与横摆角速度w
x
、侧倾角速度w
y
、俯仰角速度w
z
满足如下矩阵：。4.根据权利要求3所述的一种基于车联网的农机装备远程控制系统，其特征在于，所述农机设备工作姿态信息的解算公式如下：θ＝arc...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵奕铭，刘鹏，郭剑锐，张睿源，李润丽，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：