车载GPS测产系统及校正装置

摘要

精细农业中最重要的环节之一就是测产系统的设计,因为它直接关系到产量图的生成.如果测产系统没有一个有效的校正装置来去除干扰,那么精细二字就无从谈起了.本文通过对测产系统的分析,设计了一套有效的测产系统,并对校正装置的设计进行了研究.测产系统包括:机车定位系统、谷物流量计和产量记录系统三部分.对于产量图的生成必须有以下儿个基本元素:首先,必须有一个定位系统来确定机车所在的位置和所收获的区域;其次,还要有一个传感器来计量收获了多少谷物,这样就可以测得田间各个区域的产量;最后,还要有一个数据存储设备,来记录位置和产量数据.测产装置分为数据采集板和数据存储卡两个部分.三个传感器固定在收获机的出粮口下端的称重板下,用来测量动态的谷物重量.另外一个参考传感器载有固定重量的重物,提供动态测量时的误差补偿.电路板用来接收三个传感器的重量数据和GPS的位置数据.数据采集板和存储卡电路板采用的微处理器是MCS-51系列单片机,其具有价格低廉,使用简单等特点.该文采用了C51语言来开发MCS-51系列单片机,C51语言既保留了C语言结构化程序设计的特点,又具有便于对硬件操作的特点.存储芯片采用的是ATMEL公司生产的AT45D081串行SPI总线形式的FLASH芯片,其原理在第四章作了详细介绍.采集板的全部信息要通过存储卡上传到PC机进行数据分析校正和存储,所以还要设计一个产量记录系统.数据通过串行口传入PC机,并存入数据库中.该文利用了Visual Basic 6.0语言强大的数据库设计功能,和Access数据库完备的管理功能,设计了产量记录数据库.其功能有数据的录入、数据分析与处理、记录查询以及图形显示等.因为单片机运算的限制,该文的大部分数据校正是通过上位机的数据库来完成的,该文采用了直线拟和和线性插值算法进行误差补偿.该文分析了测产系统产生测量误差的原因,根据实际需要设计了一套校正方法对测产系统进行了校正.该文使用的定位系统是全球定位系统(GPS),这是目前最先进的定位系统.

目录

文摘

英文文摘

1前言

1.1课题研究的背景与意义

1.1.1精细农业的概念

1.1.2精细农业的发展概况

1.2测产装置的发展状况

1.2.1产量图与测产系统

1.2.2测产技术的研究与进展

1.2.3传感器在测产系统中的应用

1.3本文主要工作

2精细农业GPS系统的研究

2.1引言

2.2 GPS系统及其定位原理

2.2.1 GPS系统的组成

2.2.2伪距定位原理

2.2.3差分GPS技术

2.3 GPS技术在产量图系统中的应用

2.4 GPS接收机性能及接口特性

3精细农业测产系统的校正

3.1引言

3.2测产系统的校正

3.2.1测产方式的选择

3.2.2测产装置的设计方法

3.2.3数据传输与处理

3.3测产方法

4数据采集板和存储卡的硬件组成

4.1引言

4.2系统硬件组成介绍

4.3数据采集板电路

4.3.1系统电源电路

4.3.2模拟电路设计

4.3.3数字电路的设计

4.3.4 X25045——看门狗定时器

4.4串行接口

4.5数据存储卡的设计

4.5.1存储芯片的选用

4.5.2 AT45D081的使用原理

5.1引言

5.2数据采集板软件设计

5.2.1主程序设计

5.2.2采集数据子程序

5.2.3发送数据子程序

5.2.4串行口中断子程序

5.3产量数据库程序设计

5.3.1数据输入

5.3.2数据存储与管理

5.3.3数据分析

5.3.4数据的图形显示

5.4系统测量误差分析

5.4.1对传感器误差校正

5.4.2线性插值法

6实验过程和实验结果

6.1实验过程

6.1.1室内实验过程

6.1.2室外实验过程

6.1.3实验数据分析

6.2试验中存在的误差源分析

7结论

参考文献

附录2 C-51源程序片断

附录3产量监测系统运行结果

致谢