[发明专利]一种厘米级卫星定位智能无人农机控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于厘米级卫星定位智能无人农机控制系统的控制方法，其特征在于包括：毫米雷达避障模块、摄像头避障模块、气压传感器、温度传感器、液态传感器、三轴传感器、第一卫星定位模块、PixHawk飞控器、推进电机驱动模块、推进电机、角度电机驱动模块、角度电机、第一无线传输模块、第二无线传输模块、远程控制中心、第二卫星定位模块；所述毫米雷达避障模块与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述摄像头避障模块与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述气压传感器与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述温度传感器与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述液态传感器与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述三轴传感器与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述第一卫星定位模块与所述PixHawk飞控器通过导线连接；所述的PixHawk飞控器、推进电机驱动模块、推进电机通过导线依次串联连接；所述的PixHawk飞控器、角度电机驱动模块、角度电机通过导线依次串联连接；所述PixHawk飞控器与所述第一无线传输模块通过导线连接；所述第一无线传输模块与所述第二无线传输模块通过无线通信方式连接；所述第二无线传输模块与所述远程控制中心通过导线连接；所述第二卫星定位模块与所述远程控制中心通过导线连接；

所述毫米雷达避障模块用于采集障碍物雷达信号；所述摄像头避障模块用于采集障碍物图像信号；所述气压传感器用于采集海拔；所述温度传感器用于采集环境温度；所述液态传感器用于采集无人农机油量；所述三轴传感器用于采集无人农机姿态；所述第一卫星定位模块用于测量无人农机测量位置；所述PixHawk飞控器用于根据障碍物雷达信号得到障碍物距离无人农机距离结合障碍物图像信号识别障碍物，进行避障；所述第二卫星定位模块用于测量远程控制中心测量位置；所述远程控制中心将远程控制中心实际位置、远程控制中心测量位置以及无人农机目标位置传输至所述第一无线传输模块，并通过所述第一无线传输模块无线通信方式传输至所述PixHawk飞控器；所述PixHawk飞控器将障碍物雷达信号、障碍物图像信号、无人农机海拔、环境温度、无人农机油量、无人农机姿态以及无人农机测量位置通过所述第一无线传输模块通过无线通信方式传输至所述第二无线传输模块，所述第二无线传输模块将障碍物雷达信号、障碍物图像信号、无人农机海拔、环境温度、无人农机油量、无人农机姿态、无人农机测量位置传输至所述远程控制中心；所述PixHawk飞控器通过远程控制中心实际位置、远程控制中心测量位置以及无人农机测量位置计算无人农机实际位置，根据无人农机实际位置与无人农机目标位置计算推进电机PWM信号以及角度电机PWM信号，根据推进电机PWM信号通过所述推进电机驱动模块进行电流放大以控制推进电机，根据角度电机PWM信号通过所述角度电机驱动模块进行电流放大控制角度电机，使得无人农机运动至无人农机目标位置；

所述控制方法，包括以下步骤：

步骤1：PixHawk飞控器通过远程控制中心实际位置、远程控制中心测量位置以及无人农机测量位置计算无人农机实际位置；

步骤2：根据无人农机实际位置与无人农机目标位置计算推进电机PWM信号占空比以及角度电机PWM信号占空比；

步骤3：通过推进电机PWM信号占空比控制推进电机，通过角度电机PWM信号占空比控制角度电机；

步骤1中所述远程控制中心实际位置为远程控制中心在无人农机运动平面上实际标定位置：

(X₀,Y₀)

其中，X₀为无人农机运动平面上X轴上远程控制中心实际位置坐标，Y₀为无人农机运动平面上Y轴上远程控制中心实际位置坐标；

步骤1中所述远程控制中心实际位置为远程控制中心通过第二卫星定位模块测量得到的位置：

(X,Y)

其中，X为无人农机运动平面上X轴上远程控制中心测量位置坐标，Y为无人农机运动平面上Y轴上远程控制中心测量位置坐标；

步骤1中所述无人农机测量位置为通过第一卫星定位模块测量得到的位置：

(X'_p,Y'_p)

其中，X'_p为无人农机运动平面上X轴上无人农机测量位置坐标，Y'_p为无人农机运动平面上Y轴上无人农机测量位置坐标；

步骤1中所述无人农机实际位置为：

(X_p,Y_p)

其中，X_p为无人农机运动平面上X轴上无人农机实际位置坐标，Y_p为无人农机运动平面上Y轴上无人农机实际位置坐标；

步骤2中所述无人农机实际位置为根据步骤1中计算所得(X_p,Y_p)；

步骤2中所述无人农机目标位置为：

(X_T,Y_T)

其中，X_T为无人农机运动平面上X轴上无人农机目标位置坐标，Y_T为无人农机运动平面上Y轴上无人农机目标位置坐标；

步骤2中所述推进电机PWM信号占空比为：

其中，k₁为推进电机PWM信号控制系数；

步骤2中所述角度电机PWM信号占空比为：

其中，k₂为角度电机PWM信号控制系数，θ为根据三轴传感器采集得到的无人农机姿态即无人农机运动角度；

步骤3中所述控制推进电机为PixHawk飞控器根据步骤2中所述推进电机PWM信号占空比D₁产生推进电机PWM控制信号，推进电机PWM控制信号通过推进电机驱动模块进行电流放大以控制推进电机；

步骤3中所述控制角度电机为PixHawk飞控器根据步骤2中所述角度电机PWM信号占空比D₂产生角度电机PWM控制信号，角度电机PWM信号通过所述角度电机驱动模块进行电流放大控制角度电机，使得无人农机运动至无人农机目标位置。