谷物联合收获机产量传感器的精度研究及田间实验

摘要

农田产量信息获取是精确农业的重要环节。本文针对测产系统，以常发CF703履带式小型联合收割机为基础进行实验平台的研制，并利用软件完成测产系统的报文解析、信号处理、收获面积的计算以及产量分布图的实时显示，并进行田间实验，分析不同地块的测产实验结果，主要研究内容如下: (1)搭建测产系统实验平台，进行了从平行梁传感器、数字变送器、嵌入式工控机、触摸屏以及GPS装置的设计与安装，并且利用VC++进行对测产信号和GPS定位信号进行报文解析，获取测产的数字信号值和收获机械的位置信息，并且利用多种消除噪声振动干扰算法进行测产数字信号的处理，并且进行上位机的MFC界面的设计，用来进行GPS差分系统控制、产量标定、地块号输入以及状态信息显示等。 (2)为了能够提高测产精度，在进行空载试验的情况下，利用不同工况比较自适应对消算法和基于动态参数校正的ANC算法的输出信号以及数字信号均值，可知基于动态参数校正的ANC算法更优越，噪声去除效果更佳。同时研究FIR低通滤波的不同截止频率对除噪效果的影响，进行降低截止频率试验，比较不同的截止频率的输出信号以及数字信号均值，得出适合本实验平台的截止频率为40Hz。 (3)进行产量标定实验，获取该地块的标定系数，对1116号、1117号以及1118号这三块地块进行测产实验，实现了其产量分布图的实时绘制，经过实验对比和研究表明，1116号地块产量最高，其测产精度最高，实时亩产量的跳动幅度也最小，实际的测量误差最大不超过3.9％，而1117号和1118号产量较为接近，精度相对偏低，跳动幅度也相对偏大，测量误差在7.4％以内，并且发现实时亩产量的跳动幅度偏大和收获机械的出粮口结构有关。 (4)进行收获面积测量的研究，采用基于动态系数修正的累加法和不规则多边形坐标法相结合计算收获面积，进而得到该收获地块的面积，在进行测产实验的过程中同时进行面积测量实验，得到的收获面积测量误差基本保持在10％以内。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的和意义

1．2联合收获机械测产系统的研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3研究内容和技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

第二章测产系统的实验平台研制

2．1测产系统实验平台的硬件装置

2．1．1实验平台装置的总体设计

2．1．2信号采集装置

2．1．3显示和控制装置

2．1．4定位装置

2．2测产系统的软件开发

2．2．1报文解析和数字信号处理

2．2．2测产系统实验界面设计

2．3本章小结

第三章提高测产精度的研究

3．1基于动态参数校正的ANC算法

3．1．1消除噪声干扰算法的原理

3．1．2试验对比与分析

3．2滤波截止频率对测产精度的影响

3．2．1低通滤波的设计和截止频率的影响

3．2．2试验对比与分析

3．3本章小结

第四章测产系统的田间实验与分析

4．1测产系统的方案设计

4．2产量标定实验

4．2．1标定方法

4．2．2标定实验结果

4．3测产实验

4．3．1实时产量分布图的绘制

4．3．2测产实验结果和测产精度分析

4．4收获面积测量的研究

4．4．1收获面积的计算方法

4．4．2面积测量实验结果和分析

4．5本章小结

第五章结论与展望

5．1研究工作总结

5．2主要创新点

5．3展望

参考文献

附录

致谢