为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度，设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统，在分析步进电机，伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上，设计了北斗运土机自动转向执行机构，并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件，能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法，设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明，当拖拉机作业速度为0.8m/s时，两种实验条件下，步进北斗运土机的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm，伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm，步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm，步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。

北斗运土机主要包括卫星接收天线，车载接收器，控制器，液压阀，角度传感器和车载终端。（1）卫星接收天线：接收北斗信号的卫星与GPS，伽利略和其他卫星信号兼容。（2）车载接收机：车载接收机是北斗高精度定位设备，可接收北斗卫星信号。（3）控制器：根据北斗高精度接收器和角度传感器的实时信息以及计划路线上的车辆状态，执行实时闭环计算并将指令实时发送到液压阀，以便车辆始终准确地保持预定路线。（4）液压阀：液压阀是系统的液压控制系统，北斗运土机主要使用液压油作为工作介质进行能量转换，传递和控制。（5）角度传感器：它可以实时感应车辆的转向角，并将高精度的转向信息发送到控制器。

激光平地机是使用激光束作为反馈控制的农田平地机。其工作原理是激光发射器发出的旋转光束在工作现场上方形成一个平面，该平面是北斗运土机的基准平面。激光接收器安装在伸缩杆上，靠近平铲的刀片。当接收器检测到激光信号时，它将连续向控制器发送信号。控制器收到高度变化信号后，将自动进行校正。该信号控制液压控制阀以改变液压油流向气缸的方向和流量，并自动控制铲子的高度以完成地面平整操作。北斗运土机主要由激光发射器，激光接收器，控制器，液压系统和校平铲组成。

提高土地利用率。该系统的基站位于农场农机管理服务中心。设备需要24小时工作。基站的覆盖半径较大为50KM，可以完全覆盖整个站点号的工作区域，并满足农用农机现场作业的要求。当北斗运土机使用自动驱动系统进行打垄，播种，喷洒，整地和其他操作时，组合线之间的偏差和千米的线性偏差可以控制在2.5厘米之内，从而降低了农作物的生产成本并提高了质量农学操作。在操作过程中避免现场“重新泄漏”，降低生产成本，提高土地利用率，并增加经济效益。提高机车时间利用率和运行质量该系统提高了机车的运行性能，延长了运行时间，可以实现夜间播种作业，大大提高了机车的出勤率和时间利用率。同时，北斗运土机系统可以减轻驾驶员的劳动强度。在操作过程中，驾驶员无需操纵方向盘，可以花更多的时间关注农具的工作状况，有利于提高野外作业的质量。

1、可以24小时全天不间断作业，提高机车作业面积，无论日夜不受天气因素干扰都可以保证高精度作业。2、采用我国自主知识产权的北斗高精度定位系统。作业1000m误差在2.5cm以内，北斗运土机减少农业作业的重复面积，提高作业率，自动计算面积，作业面积一目了然。3、北斗导航与自动驾驶系统可很大减轻驾驶员的劳动强度，解放了驾驶员的双手和眼睛，作业时有更多的精力与时间关注机车和农具的运行情况，更好地保证农机具的正常运动。降低拖拉机车主的成本，减少驾驶员的工资支出。4、北斗运土机可有效提高土地中的阳光和水分的利用率。使每棵植株均匀的分布，享有同等空间的阳光和水分，减少弱势植株的比例。5、提高残膜回收率，中耕追施基肥利用率高，提高灾害后重播作业质量。