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。

为了解决在交通不便的地区使用的设备在故障诊断、维修、管理时的困难,提高设备安全,在工程机械上实现远程控制和定位很有必要。介绍了平地机远程控制和定位系统的总体构成与功能。借助于北斗运土机实现远程控制和数据通讯。着重介绍了用Siemens CPU224XP和三一自主研发的移动终端SYMT实现远程控制、定位的原理、方法。在远程控制和数据通讯中,软件设计包括数据传送的通讯协议、控制流程等。该系统结合网络通信、多传感器数据融合以及故障诊断等先进技术,对北斗运土机的运行状态、所处位置进行监测分析、故障诊断、控制,便于及时发现和排除设备故障,控制中心可随时掌握和控制设备,从而保障用户和供应商的经济效益。

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。

1、北斗运土机大大提高工作效率；在传统的农业生产过程中，农业生产主要由人工完成，不仅劳动大，时间长，投资大，而且不能保证生产经营的质量。另外，体力劳动导致农业种植无法形成规模，土地资源利用率低，农业经济效益不高。2、北斗运土机大大减轻了农民的劳动强度；在传统农机的应用中，农机操作者起着主导作用。他们需要集中精力经营农业机械，以确保机车按照规定的标准进行生产作业。3、减少收成时的损失率；在传统的人类农业生产过程中，由于人类的过失，错误和其他原因，农作物在收割过程中会形成严重的浪费。

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，优点恰好是北斗运土机的缺点。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。北斗运土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；作为北斗运土机的主要组成部分，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；作为北斗运土机的控制终端，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。