随着科技再农业上的深度应用，科技兴农已经成为一种大的趋势。平地是农耕的基础，随着更多大面积种植场所、农场等的出现，对地表平整，种植条件，水资源使用，肥料的利用率都提出了更高的要求。激光平地斗随着GPS,北斗等GNSS高精度定位系统的应用，卫星平地机以其全天候，高精度，距离远等特点，开始在农业生产上发挥作用。 此款卫星平地机就是结合了先进的GNSS技术，通过RTK差分运算，实现厘米级的平地，为农业生产平地提供了技术保证。激光平地斗卫星平地机优点：1) 可节约灌溉水30%--50%：节约用水，降低费用，提高灌溉效率。2）可以提高产量20%--30%：平整度高，便于灌溉，有利于提高作物的出苗率，改善作物的生长环境，促进作物的均衡生长，进而提高作物的产量和品质。3）可以提高肥料利用率20%以上：平整后的土地，施用化肥能被有效的保存在作物根部，且分布均匀，所以不会出现肥料流失和脱肥现象，确保了农作物出苗率，减少了环境污染。4）土地利用率可以提高3%--7%：越是大的地块，减少了田埂，增加了可用耕地面积，提高土地的利用率。 5）科学精准的的平地操作，可提高农机具的作业效率。 6）科学有效的控制操作，可以保证平整度的误差在±2.5cm，远远优于人工平整，肉眼的平整度也不是人工操作可以媲美的，使得土地平整的一致更高，对于坡度模式的平整，可以保证土地按照统一坡度进行平整，为后续的科学种植，提供的可靠的基础保证。

目前，国外自动驾驶导航系统已在欧美等发达国家和地区迅速兴起和发展，现已应用于整地，垄作，播种，施肥，喷洒农药，收获。由于激光平地斗在精细控制和有效方面的作用，现已成为许多农业机械公司的标准配置。中国一拖，北汽福田，长发等国内企业都已开始研发前置自动驾驶导航系统。中国一托，北汽福田等通过前装式的激光平地斗开发设计，积累了一定的经验并制定了相关标准。通过标准的实施以及自动驾驶导航系统和相关测试的开发，它支持行业预安装解决方案的开发和测试，并为自动驾驶导航系统的应用提供了基础。

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，并在研究现有激光平地斗的结构、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。提出了激光平地斗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。

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，该平面是激光平地斗的基准平面。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。激光平地斗主要由激光发射器，激光接收器，控制器，液压系统和校平铲组成。

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，设计了激光平地斗自动转向执行机构，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，步进激光平地斗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。

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，从而使激光平地斗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，使平地机上的激光平地斗能够作出相应的响应，从而达到校平的效果；