[发明专利]基于北斗的水稻直播机组自适应方法及变行距实现方法

权利要求书

1.基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法，以基于北斗的水稻直播机组自适应方法为基础，直播机通过拖拉机三点悬挂机构与拖拉机机体连接，拖拉机三点悬挂机构的其中一侧提升杆由调平油缸代替，其特征在于：

基于北斗的水稻直播机组自适应方法为在拖拉机机体上设置控制装置、显示装置和RTK移动站，在直播机上安装采集直播机位置信息的北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B，北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B对称设置在直播机的左右两端；

在调平油缸上安装调平油缸位移传感器，拖拉机三点悬挂机构的其中一个提升臂上安装提升臂角位移传感器；

控制装置与显示装置通过can总线电气连接，控制装置与RTK移动站通过485总线电气连接，提升阀组、调平阀组、调平油缸位移传感器和提升臂角位移传感器分别与控制装置电气连接；

控制装置对接收到的双天线位置信息处理后通过调平阀组控制调平油缸动作实现直播机的调平控制，同时通过提升阀组控制提升油缸动作实现直播机紧贴水面作业控制，实现直播机的自适应地面功能，在此过程中，调平油缸位移传感器的位移变化和提升臂角位移传感器的位移变化反馈到控制装置，构成闭环反馈；

控制装置包括直播机数据处理模块S1、调平PID控制算法模块S2和仿形PID控制算法模块S3；

拖拉机进入水田时，直播机数据处理模块S1通过485总线接收RTK移动站的双天线位置信息，根据初始的双天线位置信息确定水田平均基准面z_Q0；

拖拉机在水田行走过程中，直播机数据处理模块S1通过485总线实时接收RTK移动站的双天线位置信息，双天线位置信息包括：北斗GNSS天线A的平面坐标和高程信息，即(x_A,y_A,z_A)，北斗GNSS天线B的平面坐标和高程信息，即(x_B,y_B,z_B)；

直播机数据处理模块S1对接收到的双天线位置信息处理，一方面，利用北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的高程信息z_A、z_B，计算两者平均值得到直播机中间位置高度z_Q，利用三角函数公式计算得到直播机倾斜角度θ_AB；另一方面将北斗GNSS天线A和北斗GNSS天线B的平面坐标信息(x_A,y_A)、(x_B,y_B)进行均值得到直播机中间位置的平面坐标信息，将此信息通过can总线传递给显示装置；

调平PID控制算法模块S2接收到直播机倾斜角度θ_AB，以水平0°为基准，进行PID算法计算，输出调平PWM信号至调平阀组控制调平油缸进行调平动作，并实时检测调平油缸位移传感器的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机的自平衡控制；

仿形PID控制算法模块S3接收到直播机中间位置高度z_Q，和水田平均基准面z_Q0进行比较，获得偏差进行仿地形PID算法计算，输出仿形PWM信号至提升阀组控制提升油缸进行仿形动作，并实时检测提升臂角位移传感器的位移变化，构成闭环反馈，实现直播机的仿地形控制；

基于北斗的水稻直播机组变行距实现方法包括以下步骤：

(1)输入信息：显示装置的人机界面包括主界面信息输入区域、主界面播种信息显示区域和主界面导航轨迹显示区域，在主界面信息输入区域上输入水稻直播机幅宽值d和水稻直播机固定行数值M，显示装置计算得出水稻直播机固定行距值s₀，并显示在主界面播种信息显示区域中；

(2)设定实际播种行：在主界面信息输入区域输入实际工作播种行设定值n(n为整数且n小于M)，同时通过机械设置其他播种行不工作，显示装置计算得出实际工作播种行行距值S₁,S₁＝d/(n-1)，并显示在主界面播种信息显示区域中；

(3)计算播种往复次数：在主界面信息输入区域输入需要的变行距值S₂，经显示装置计算确定直播机来回播种的次数判断N是否为整数，若否，则返回第(2)步进行重新设定；若满足要求则进入下一步骤；

(4)计算拖拉机行走轨迹线：显示装置根据所设的变行距值S₂、来回播种次数N，计算出拖拉机行走轨迹线，并显示在主界面导航轨迹显示区域中；

(5)行走路径规划导航：显示装置根据RTK移动站双天线的位置信息和所计算的拖拉机行走轨迹线，实时进行导航。