智能农机自动导航研究

摘要

在农业方面，精准农业是将来发展的大势所趋和发展的新潮流。精准农业就是采用全球导航卫星系统信息技术和各种先进传感器，实现智能化、自动化以及污染少的现代化农业。智能农机是精准农业的核心，更是未来发展方向和研究重点。智能农机使农机操作人员从复杂繁忙的工作中解放出来，增加了农田工作的机械效率，降低了人为工作时出现的偏差。以往的非智能农业机械工作时，依靠操作人员的驾驶经验，走直线和保证结合线的精度很困难，偏航经常发生，重复播种和漏播也经常发生，这些都增加了农业成本以及减小了土地的使用率，因此智能农机是很有必要。
　　首先进行农机自动导航控制的硬件和软件方案设计，对四轮车的基本结构进行分析，为实验研究提供硬件平台。对四轮电动车的数学模型进行分析研究，为自动导航算法的研究提供依据。
　　其次研究分析了大地坐标系定义、水平坐标系定义以及两者之间的几何转换关系。研究分析了导航定位的解算原理以及差分定位原理。设计了包括基准站、双天线定位定向移动站和电台等的定位定向系统。
　　然后基于导航定位原理、双天线航向姿态测量原理以及路径追踪原理，针对车体到达预设路径时候，航向角不为零，会继续偏离预设路径，提出了一种改进的路径追踪算法，并且在MTALAB上进行模拟仿真。
　　最后用所改装的电动车，进行现场实验，在控制器上设定好将要行驶的路线，进行自动导航实验。卫星接收机实时记录农机行走位置，该记录的位置就是农机真正行走的路径。变换原始条件，进行多次试验，对实验结果进行分析，分析结果表明，自动导航的最大误差维持在15厘米之内。实验结果验证了改进的路径追踪算法有效性，验证了该导航控制系统稳定可靠。

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符号和缩略词说明

第一章 绪 论

1.1 选题的来源

1.2 课题研究背景

1.3 国外研究状况

1.4国内研究状况

1.5 需求分析

1.6研究目的和意义

1.7研究内容

1.8研究方法和技术路线

1.9 本章小结

第二章 硬件与软件系统设计

2.1.硬件系统设计

2.2软件设计

2.3本章小结

第三章 导航定位与航向角度测量

3.1定位原理

3.2双天线航向测量原理

3.3 M300C-U基准站

3.4 UDL300电台

3.5 M600U双天线移动站

3.6 本章小结

第四章 航向追踪和路径追踪

4.1 航向追踪

4.2 路径追踪

4.3 matlab仿真

4.4本章小结

第五章 自动导航实验

5.1路径追踪效果的实验测试

5.2路径追踪精度的影响因素

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6. 1总结

6. 2展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢