ZRNJ-ZDJS自动驾驶拖拉机平台

北斗导航与自动驾驶系统简介

    随着我国高新技术的应用和电子信息技术的渗透，以及现代化精细农业的要求和农机高科技技术的迅速发展。农机GPS卫星定位和自动导航驾驶已成为现代化大农业的一个重要组成部分。在播种、施肥、洒药、收获、整地、起垄等许多农机作业项目上发挥着重要的作用，并有着广阔的发展前景。

    1  系统的组成和工作原理

    1.1  系统组成：主要有导航光靶、方向传感器、通信模块、导航控制器、液压控制器等。

    导航光耙:接收GPS的定位信号,在设定导航线后,根据机组作业幅宽进行自动直线导航。技术特点是在没有作业导航图的情况下可在作业中生成导航线，在GPS的定位下可对农机田间直线行走作业做**引导，使机组作业不重不漏，并具有作业面积计算统计等功能。

    方向传感器：向导航控制器发送**的转角信息。

    通信模块：接收基站的差分数据。

    导航控制器：自动驾驶系统的**通过接收GPS的定位信息和方向传感器的转角信息向液压系统发送指令。

    液压控制器:液压控制器根据导航控制器发送的指令，改变油箱的流量和流向，保证农机按照设定的路线行驶。

    1.2工作原理

    在导航光靶上设定车辆行走线，设置导航模式，直线或者曲线。通过接收基站差分数据，实现厘米级的卫星定位，实时向向控制器发射的定位信息。方向传感器实时向控制器发送车轮的运动方向。导航控制器根据卫星定位的坐标及车轮的转动情况，实时向液压控制阀发送指令，通过控制液压系统油量的流量和流向，控制车辆的行驶，确保车辆按照导航光耙设定的路线行驶。

    2实际作业情况

    2.1提高土地利用率。

    该系统的基站设在农场农机管理服务中心，设备要求24小时工作，基站的覆盖半径可达50KM，可以覆盖全场地号的作业面积，满足农场农机田间作业要求。农机使用自动驾驶系统进行起垄、播种、洒药、整地等作业时，结合线之间的偏差和千米直线度偏差可以控制在2.5厘米，减少农作物生产投入成本，并且可以提高农艺作业质量，避免作业过程产生的“重漏”现象。降低生产成本，提高土地利用率，增加了经济效益。

    2.2提高机车时间利用率和作业质量

    该系统提高了机车的操作性能，延长了作业时间，可以实现夜间播种作业大大提高了机车的出勤率和时间利用率。同时这套系统可以减轻驾驶操作人员的劳动强度，在作业过程中，驾驶操作人员不需要驾驶方向盘，可以用更多的时间注意观察农具的工作状况，有利于提高田间作业质量。

    2.3地形适应性较强

    该系统可以用于平地或坡地，控制器的地形补偿技术不断修正和补偿农机具的俯仰、翻滚姿态，达到**导航驾驶的目的。

      以起垄作业为例：传统的起垄作业依靠驾驶员的自身经验，在直线度和结合线的精度上很难得到保证，尤其在地块的面积和坡度较大的情况下，偏航的情况在所难免，作业时的重漏和结合线偏差过大现象，直接造成生产成本的加大和地块利用效率的降低。利用这套系统就可以避免以上现象的发生。同时该系统还具有作业状况实时记录、作业面积计算统计等功能。这些都比传统农机作业占据优势。

    2.4合理调配机车

    通过GPS卫星定位，可以实时掌握机车的田间作业情况，包括机车的作业地号、作业速度等信息，并将实时作业情况通过信息中心的大屏幕显示出来，使农机管理人员随时根据机车田间作业情况，科学合理的对全场机车作业进行统一指挥和调度。

 3注意的几点事项

    3.1 AB线一定要按农场要求设定距林带的距离，具体距离根据地号实际情况尽可能保持与林带平行，才能做到充分利用土地，不浪费并且达到标准作业。

    3.2多车在同一地号利用自动驾驶系统进行相同作业时，车与车之间的AB线必须平行才能确保作业质量达到不漏或不重的目地。

    3.3使用自动驾驶时，需加速时，较好先适当少减点油，在加档后，再把油门缓慢加大到需要的位置，这样能确保作业的直线度，需要减速时，较好先加油再减档，只有正确的操作机车，才能不影响作业的直线度。

    3.4利用自动驾驶进行悬挂农具作业时，较好慢些前行，上线后，再缓慢倒到地头确定入堑后再放下农具作业。利用自动驾驶进行拖挂作业时，较好人工驾驶上线后，再用自动驾驶，这样即省车和农具，也能确保安全作业，避免意外事故发生。

    3.5利用自动驾驶作业时，坚决不能睡觉或注意力不集中，以免发生安全事故。

3.7技术指标

 3.8系统组件

卫星导航终端

· 简洁的用户操作和查看的界面

· IP65防护级工业终端，防水防尘防震动

· 8英寸高亮度显示器，阳光下清晰可见

· -40～70℃宽温度范围，适合特殊地区及极端环境作业

· 提供导航、驾驶和精准农业功能显示器

· 通过连接高精度卫星输入设备

行车控制器

· 自动控制车辆转向系统是整个自动驾驶系统中最核心设备

· 内置3D陀螺仪和加速计，组合惯性导航技术，提高导航精度

· PID控制、闭环控制、液压控制及转向控制等多种算法

· 防水、防尘、防震设计坚固耐用

· 感知车身姿态，进入自动修正模式

· 支持AB直线、曲线和圆形曲线等多种作业模式

北斗/GNSS接收机

· 高精度北斗/GNSS定位定向性接收机

· 支持北斗/GPS/GLONASS/Galileo/SBAS

· 支持配置成固定式和便携式差分基准站

· 接收灵敏度高提高车辆定位导航精度

· 实时输出高精度的RTK差分数据

· 提高自动驾驶作业精度的关键设备

北斗/GNSS天线

· 卫星接收天线采用高增益惰性多频天线

· 支持中国北斗/GPS/GLONASS/Galileo多种卫星

· 接收灵敏度高，接收信号能力强

· 设计结构坚固、防水防尘抗震、耐高低温

液压阀

· 液压控制系统进行能量的转换、传递和控制

· 保证拖拉机始终按设定路线行驶

· 合金材质，操控灵活，工作时冲击和振动小，噪声小

· 根据控制单元发送的指令，实时控制液压流量和流向

角度传感器

· 检测车辆前轮左右转向角度反馈给控制器

· 用于矫正和提高车辆直线行驶精度

· 采用铝合金材料，保证车辆前轴和角度传感器的刚性连接

· 保证检测的角度数据和实际车轮转向角度相符