基于BDS的整地作业越界预警系统研究

发布时间：2020-07-04 09:59

【摘要】：在拖拉机整地作业过程中驶出预定的作业区域时或者其他作业区域时,可能会造成重大事故或者破坏其他区域的农作物,这在整地作业过程中都是不允许出现的。本文提出的拖拉机整地预警系统方案,充分考虑拖拉机整地过程中的越界情况,根据系统功能需求分析,完成了基础功能系统的论证和设计。同时通过以越界预警模型为框架,进行了预警系统的整体结构的搭建和调试,并进行了实地的越界预警试验。主要研究内容和结论总结如下:(1)提出了整地作业的越界预警概念和基本预警的方法。分析了国内外在不同领域中越界算法和设备发展的过程,在此基础上总结出了研究中存在的不足之处,从而确定了预警系统研究对应的方法和技术路线,并建立了相应的越界预警模型;(2)通过系统功能需求分析,确定了基于北斗导航定位系统的预警系统的研究方法。根据北斗定位系统、角度传感器实现了拖拉机定位信息的获取、车速的测定和车轮转角的获取,通过这些基础数据的获取,以越界预警模型为框架,利用LabVIEW图形化编程语言编写了越界预警系统,并根据相关参数设计了系统的三级预警,通过拖拉机转向的控制实现拖拉机绕开边界的功能,进一步提高了预警系统的可靠性和安全性;(3)采用上下层的结构设计理念,以越界模型为框架进行预警系统的软件设计。将基础功能对应的四大基础系统作为预警系统的底层程序,通过车辆定位、车速测定、转角采集和转向控制共同组成了预警系统的基础功能;同时以串口连接为主线,以建立在属性节点之上的数据交互为桥梁,以越界预警模型为框架,实时获取拖拉机整地过程中的越界参数;(4)为了进一步提升预警系统的实用性并简化预警系统的使用流程,设计了参数配置模块。使用者可使用谷歌地图根据具体需求自主进行作业区域边界的设定,并根据实际使用旋耕机的型号输入相应的作业幅宽。在完成预警系统的调试后,采用约翰迪尔1204型拖拉机为试验平台,在室外进行不同子功能和预警系统的测试试验。根据试验获知,越界预警系统对于车前、车侧和任意边界的预警模型都有较好的判别和预警能力,基本功能实现,试验数据表明车前和车侧边界控制距离偏差分别为1.21cm和0.97cm。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP277;S219
【图文】：

整地,农业机械

图 1-1 重复整地（田光兆等 2013）Fig.1-1 Repeating soil preparation 地（Tian Guangqiang et al. 2013图 1-2 整地驶出作业范围（李彩霞 2016）Fig.1-2 Crossing land boundary for preparation（Li Caixiang 2016）星导航自主农业机械整地作业，针对不同农业机械的整地作业自主农业机械整地作业的实现具有决定性作用，属于自主农节（田光兆等 2013）。此外，对于通过导航控制自主轮式中，受到内因、外因等多个因素的影响，如自动化控制系统

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图 1-2 整地驶出作业范围（李彩霞 2016）Fig.1-2 Crossing land boundary for preparation（Li Caixiang 2016）星导航自主农业机械整地作业，针对不同农业机械的整地作业于自主农业机械整地作业的实现具有决定性作用，属于自主农环节（田光兆等 2013）。此外，对于通过导航控制自主轮式车程中，受到内因、外因等多个因素的影响，如自动化控制系统的会对自动控制的安全性可靠性造成很大的影响，因此也需要实障（李彩霞 2016）。器人技术是当今国际农业机械化研究的前沿领域，其中我国卫业的发展还处于攀升阶段（Liu et al. 2012）。卫星导航自主农、高精度，低强度、低能耗、环境友好等特点，展示了广阔的作业，同样可以通过对作业拖拉机的运行参数实时检测增加拖性和准确性（周乐韬等 2019）。因此，整地越界预警系统的开的安全性、高效性和可靠性都具有及其重要的意义。

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