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，设计了北斗铲运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，步进北斗铲运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。

农场进行土地平整，过去一直采用常规方法，利用平地机和铲运机等机械进行作业，这只能达到粗平。现为了提高土地的平整精度，可利用北斗铲运机高精度平整农田。（1）架设发射器：首先根据需刮平的场地小大，确定激光器的位置，一般激光器大致放在场地中间位置。激光器位置确定后，将它安装在三角架上并调平。激光的标高，应处在拖拉机较高点上方0.5-1m，避免遮挡激光束。（2）测量场地。（3）平地作业：以铲刃初始作业位置为基准，调整北斗铲运机伸缩杆的高度，使激光发射器发出的激光束与接收器相吻合。即在红、黄、绿显示灯的中间绿灯闪亮为止。然后，将控制开关置于自动位置，就可以起动拖拉机平地机组开始平整作业。

激光平地机的优点是控制精度高，设备制造成本低。缺点是作业半径有限，作业环境适应性差，如风，沙，尘，雾霾等天气无法正常作业，作业用地的高低差大，信息化程度低。与卫星平地机相比，优点恰好是北斗铲运机的缺点。卫星平地机的工作半径远大于400米激光平地机的较大工作半径。理论上，工作半径不小于5000米。它对操作环境具有很强的适应性。它不受恶劣天气的影响，对地块高差没有限制，信息化程度高。北斗铲运机的缺点是控制精度低于激光平地机。卫星平地机的控制精度为3厘米，激光平地机的控制精度为2.5厘米。卫星平地机的制造成本高于激光平地机的制造成本。

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；作为北斗铲运机的主要组成部分，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；作为北斗铲运机的控制终端，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。

首先，在北斗铲运机车载显示控制器上设置车辆行走线，然后设置导航模式（直线或曲线）。通过从基站接收差分数据，可以实现厘米级卫星定位，并将准确的定位信息实时发送到控制器。方向传感器将车轮的运动方向实时发送到控制器。导航控制器根据卫星定位和车轮旋转的坐标实时向液压控制阀发送指令。通过控制液压系统油的流量和方向，可以控制北斗铲运机车辆以确保车辆遵循由导航耙设定的路线。