首先通过对卫星导航定位系统的简要概述,阐述其在农田平整自动控制系统中的应用,随后对基于RTK-GNSS技术的GNSS平地机的结构和原理进行论述,并在研究现有北斗农机导航的结构、类型和控制方法的基础上。根据我国农田作业环境,确定了GNSS控制平地系统总体方案。基于我国常用中等功率拖拉机液压系统的特性和GNSS平地机的工作性能要求。提出了北斗农机导航的方案和机械部分的构成。在本设计进行初期研究时我们对国内外现有的GNSS平地机控制系统进行了研究,并在其原有的设计基础上行了一定参考。设计出了适合黑龙江垦区作业条件GNSS平地机自动控制系统,并添加了新的的创新。
(1)初始化工作位置。将拖拉机开到工作区域,关闭电源输出,打开控制器,让水平铲自然下降,北斗农机导航应将接收器调整到合适的位置,卫星水平仪应牢固地固定卫星天线。(2)北斗农机导航应配备发射器和接收器。根据要平整的领域的面积,确定激光发射器的位置。(3)平地机工作。启动拖拉机,启动电源输出,打开控制器电源,然后按控制器的“自动”按钮。在工作区域周围驱动拖拉机并检查铲铲的刮擦状况。(4)选择平地方案。农田平整的目的是将地球的高处运输到低矮的地方,从而达到平整的目的。因此,为了减少找平过程中的土方量,可以采用分段设计和找平计划。
01操作精度;两种平地作业的精度均达到2cm,效果非常好。02工作范围;普通北斗农机导航的信号传输半径约为400米,而卫星平面信号可以达到5-10公里。03环境要求;激光操作会受到天气的很大影响,如果地形不同,则卫星平板的所有数据和操作都可以在显示屏上读取和操作,而北斗农机导航则麻烦得多。05安装调试;普通激光平地在卫星平地上仅需一小时即可解决复杂的安装和调试过程。06价格因素;尽管卫星水准仪很不错,但价格却比激光水准仪的价格高得多。一套普通的激光水准仪设备的价格为30,000至50,000元,而一套卫星水准仪的价格则为80,000至100,000元。
车载控制器采用GNSS高精度板,无线电模块和主控板,并采用单天线定位方案,实时接收基站无线电广播数据,并获得高精度的定位和仰角信息。通过控制器内置的GNSS高精度板,通过主控板分析差分数据,实时计算平地机的实时高度并控制高度,从而使北斗农机导航成为始终保持在相同的高度以实现找平操作。GPS传输模块主要实现实时定位信息和海拔信息的传输;车载控制器实时计算GNSS天线的位置和高度信息,并以自动模式控制平地机;电磁阀控制模块主要是传递控制器的指令,使平地机上的北斗农机导航能够作出相应的响应,从而达到校平的效果;