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,从而使北斗平地机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,使平地机上的北斗平地机能够作出相应的响应,从而达到校平的效果;
激光平整系统主要由激光发射器,激光接收器,控制器和液压工作系统组成。其工作原理是:激光发射器发射参考圆平面旋转光束,可旋转360度(也可提供参考斜率),安装在刮板支撑伸缩杆上的接收器经过由控制器处理液压执行器根据需要控制刮板的上下运动,以完成地面平整操作。北斗平地机主要由液压泵,溢流阀,电磁换向阀,分流和收集阀,液压缸等组成。其中,液压油泵由机头的动力输出轴(动力)驱动;电磁换向阀利用机头(电源)电源控制油路的方向。分流阀和集流阀的自动调节使两组气缸达到速度和行程同步。溢流阀,以确保系统压力恒定或限制其高压;液压缸作为系统的执行元件,实现了稻田北斗平地机的正常运行。
预装自动驾驶导航系统的主要困难在于自动驾驶控制系统的开发以及系统组件的合理安装和准确调试。(1)液压转向系统的开发;作为北斗平地机的主要组成部分,液压阀的加工精度,安装调试的精度以及组装方法会影响农业机械运行的精度。(2)显示控制系统的开发;作为北斗平地机的控制终端,需要在显示器上对显示器进行触摸控制。(3)传感器和天线的布局;角度传感器和卫星天线是高精度组件,在收集外部信号中起关键作用。只有合理的安装位置才能避免信号错误和错误。(4)线束和液压管路的布置;线束和液压管道的布局应集中在保护性能上。(5)整机调试;针对整机调试的特殊工艺规范的开发,GNSS天线的固定安装位置以及准确的车身数据,可以有效地提高系统的稳定性和控制精度。
从世界自动驾驶设备的发展历史来看,后安装方法在早期发展很快,但随着时间的流逝,前安装方法得到了迅速的推广并逐渐成为主流。目前,Deere,Case New Holland和AGCO都已经形成了相对稳定的预安装解决方案,用于通过并购或战略合作进行自动驾驶。北斗平地机安装具有以下优点。前置系统的液压管线,电路,传感器,显示器以及其他液压和电子组件具有良好的装配一致性。它们在工厂经过严格测试,并享受制造商的三包政策。北斗平地机后装配件属于出厂后的已装配件,可靠性差,损坏的三包也将受到影响。
优化后的北斗平地机主要由集成控制终端、自主差分GNSS接收设备、液压系统以及平地铲运设备几部分构成;以Visual Studio2008为系统软件开发环境,GNSS精细平整集成软件能够实现农田地势测量、基准设计及平整作业等功能。该智能平地系统在中国农业大学上庄试验站进行了长时间平整实验,平面平整后较大高程差从20.9降到10.5 cm,高程标准差从10.6降到5.5 cm,平地误差小于5 cm的测点累积百分比从77%上升到90%左右,北斗平地机平整效果良好。坡面平整的坡度从0.239%降到0.120%,符合设计要求。结果表明,系统工作稳定可靠,作业精度满足土地精细平整要求,适用于在中国推广应用。