[发明专利]一种分布式农机作业辅助直线跟踪控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及控制系统，具体涉及一种分布式农机作业辅助直线跟踪控制系统。 

背景技术

在拖拉机田间作业过程中，作业机组操纵性差，易重耕、漏耕、多走路程而影响生产效率。为了减少作业垄间的重作和漏作，传统多采用划线器或者喷洒泡沫方法在田间进行标记作为驾驶员作业导航的依据。随着近几年国内精准农业技术研究的开展，研究人员开发了农机导航指示系统，系统包括采用GPS、PC104计算机和导航指示光棒，能为农机田间作业提供导航指示。 

对于上述两种用于农机作业的导航指示方法而言，(1)采用划线器和泡沫喷洒的传统方法在农田作业环境可见度较低、农田表面没有明显参考物和地表起伏较大的情况下，基本不可行或导航指示效果很差，达不到导航和提高作业质量的目的。(2)而现有的导航指示系统采用RS232/RS485总线，系统接线繁杂，可靠性差，且系统各模块的通用性不强，兼容性差。(3)同时，这种导航指示系统的两个发光二极管之间的距离只能通过预设的方式实现，很不精确(1米)，不方便设置。(4)此外，原有用于指示农机在偏差范围内正常行驶的指示灯布局不合理，为不同于其他二极管颜色的单色指示灯，且指示灯呈直线排列，不利于驾驶操作人员观察。 

发明内容

本发明的目的就在于提供一种分布式拖拉机作业辅助直线跟踪控制系统，以解决传统划线器和泡沫喷洒导航方式适应性弱、导航效果差的问题，提高拖拉机田间作业过程直线跟踪控制效果，减少作业过程行间重叠和遗漏率，提高田间作业质量效率。同时，从系统设计和实现方法上革除现有农机导航指示系统接线繁杂、可靠性和通用性差的问题。按照基于农林作业机械现场总线思想和方法，提出并实现一种包含拖拉机机载控制终端、弧板式导航指示器、具有总线接口的霍尔效应拖拉机轮速监测模块和GPS接收机等完整模块的分布式拖拉机作业辅助直线跟踪控制系统，提高系统实用性和可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种分布式农机作业辅助直线跟踪控制系统，该系统包括：GPS接收机，用于接收农机当前作业位置坐标信息； 

控制终端，根据所述位置坐标，计算农机与当前田间作业跟踪目标之间的偏航距，并将所述偏航距信息传送给导航指示控制器； 

导航指示控制器，包括一个双色发光二极管和若干个单色发光二极管，根据所述偏航距的大小，控制所述双色发光二极管和单色发光二极管的处于不同的发光状态。 

其中，所述田间作业跟踪目标为根据农机作业信息生成的一系列相互平行的线条，所述农机作业信息包括：农机作业地块多边形形状和农机作业幅宽。 

其中，所述单色二极管分布在所述双色二极管的左右两侧，且左右两侧的单色二极管个数相同， 

当所述偏航距小于设定偏差阈值时，所述双色二极管发出绿光、其他单色二极管不亮， 

当农机与当前田间作业跟踪目标之间的偏航距超过设定偏差阈值且农机位于导航线左侧时，所述双色二极管发出红光，同时位于所述双色二极管左侧的单色二极管亮、右侧的单色发光二极管灭； 

当农机与当前田间作业跟踪目标之间的偏航距超过设定偏差阈值且农机位于导航线右侧时，所述双色二极管发出红光，同时位于所述双色二极管右侧的单色二极管亮、左侧的单色发光二极管灭。 

其中，所述单色发光二极管的发光个数根据所述偏航距的大小进行确定，偏航距大时发光的所述单色发光二极管的个数多，偏航距小时发光的所述单色发光二极管的个数少。 

其中，所述导航指示控制器还包括显示屏，用于显示偏转方向和偏航距。 

其中，所述双色发光二极管和单色发光二极管布置在弧形显示电路板上。 

其中，还包括： 

轮速检测模块，包括轮速传感器，用于测量农机的轮速。 

其中，所述轮速传感器为磁电式霍尔效应传感器，其包括： 

磁钢，均匀分布于农机轮毂上，用于产生磁场； 

霍尔元件，固定于离磁钢一定距离的固定支架上。 

其中，其特征在于，所述控制终端和所述导航指示控制器通过CAN总线进行通讯。 

本发明的优点和有益效果在于： 

1、基于拖拉机作业导航目标路线数字化设计、GPS导航和嵌入式控制技术，实现拖拉机作业过程直线跟踪辅助控制，比划线器和泡沫喷洒等传统拖拉机作业导航技术更加精确，且不受农田作业环境限制，作业质量和效率得到提高。