拖拉機北斗導(dǎo)航與自動駕駛系統(tǒng)
北斗導(dǎo)航與自動駕駛系統(tǒng)簡介
隨著我國高新技術(shù)的應(yīng)用和電子信息技術(shù)的滲透，以及現(xiàn)代化精細農(nóng)業(yè)的要求和農(nóng)機高科技技術(shù)的迅速發(fā)展。農(nóng)機GPS衛(wèi)星定位和自動導(dǎo)航駕駛已成為現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。在播種、施肥、灑藥、收獲、整地、起壟等許多農(nóng)機作業(yè)項目上發(fā)揮著重要的作用，并有著廣闊的發(fā)展前景。
1 系統(tǒng)的組成和工作原理
1.1 系統(tǒng)組成：主要有導(dǎo)航光靶、方向傳感器、通信模塊、導(dǎo)航控制器、液壓控制器等。
導(dǎo)航光耙:接收GPS的定位信號,在設(shè)定導(dǎo)航線后,根據(jù)機組作業(yè)幅寬進行自動直線導(dǎo)航。技術(shù)特點是在沒有作業(yè)導(dǎo)航圖的情況下可在作業(yè)中生成導(dǎo)航線，在GPS的定位下可對農(nóng)機田間直線行走作業(yè)做**引導(dǎo)，使機組作業(yè)不重不漏，并具有作業(yè)面積計算統(tǒng)計等功能。
方向傳感器：向?qū)Ш娇刂破靼l(fā)送**的轉(zhuǎn)角信息。
通信模塊：接收基站的差分數(shù)據(jù)。
導(dǎo)航控制器：自動駕駛系統(tǒng)的**通過接收GPS的定位信息和方向傳感器的轉(zhuǎn)角信息向液壓系統(tǒng)發(fā)送指令。
液壓控制器:液壓控制器根據(jù)導(dǎo)航控制器發(fā)送的指令，改變油箱的流量和流向，保證農(nóng)機按照設(shè)定的路線行駛。
1.2 工作原理
在導(dǎo)航光靶上設(shè)定車輛行走線，設(shè)置導(dǎo)航模式，直線或者曲線。通過接收基站差分數(shù)據(jù)，實現(xiàn)厘米級的衛(wèi)星定位，實時向向控制器發(fā)射的定位信息。方向傳感器實時向控制器發(fā)送車輪的運動方向。導(dǎo)航控制器根據(jù)衛(wèi)星定位的坐標(biāo)及車輪的轉(zhuǎn)動情況，實時向液壓控制閥發(fā)送指令，通過控制液壓系統(tǒng)油量的流量和流向，控制車輛的行駛，確保車輛按照導(dǎo)航光耙設(shè)定的路線行駛。
2 實際作業(yè)情況
2.1 提高土地利用率。
該系統(tǒng)的基站設(shè)在農(nóng)場農(nóng)機管理服務(wù)中心，設(shè)備要求24小時工作，基站的覆蓋半徑可達50KM，可以覆蓋全場地號的作業(yè)面積，滿足農(nóng)場農(nóng)機田間作業(yè)要求。農(nóng)機使用自動駕駛系統(tǒng)進行起壟、播種、灑藥、整地等作業(yè)時，結(jié)合線之間的偏差和千米直線度偏差可以控制在2.5厘米，減少農(nóng)作物生產(chǎn)投入成本，并且可以提高農(nóng)藝作業(yè)質(zhì)量，避免作業(yè)過程產(chǎn)生的“重漏”現(xiàn)象。降低生產(chǎn)成本，提高土地利用率，增加了經(jīng)濟效益。
2.2 提高機車時間利用率和作業(yè)質(zhì)量
該系統(tǒng)提高了機車的操作性能，延長了作業(yè)時間，可以實現(xiàn)夜間播種作業(yè)大大提高了機車的出勤率和時間利用率。同時這套系統(tǒng)可以減輕駕駛操作人員的勞動強度，在作業(yè)過程中，駕駛操作人員不需要駕駛方向盤，可以用更多的時間注意觀察農(nóng)具的工作狀況，有利于提高田間作業(yè)質(zhì)量。
2.3 地形適應(yīng)性較強
該系統(tǒng)可以用于平地或坡地，控制器的地形補償技術(shù)不斷修正和補償農(nóng)機具的俯仰、翻滾姿態(tài)，達到**導(dǎo)航駕駛的目的。
以起壟作業(yè)為例：傳統(tǒng)的起壟作業(yè)依靠駕駛員的自身經(jīng)驗，在直線度和結(jié)合線的精度上很難得到保證，尤其在地塊的面積和坡度較大的情況下，偏航的情況在所難免，作業(yè)時的重漏和結(jié)合線偏差過大現(xiàn)象，直接造成生產(chǎn)成本的加大和地塊利用效率的降低。利用這套系統(tǒng)就可以避免以上現(xiàn)象的發(fā)生。同時該系統(tǒng)還具有作業(yè)狀況實時記錄、作業(yè)面積計算統(tǒng)計等功能。這些都比傳統(tǒng)農(nóng)機作業(yè)占據(jù)優(yōu)勢。
2.4 合理調(diào)配機車
通過GPS衛(wèi)星定位，可以實時掌握機車的田間作業(yè)情況，包括機車的作業(yè)地號、作業(yè)速度等信息，并將實時作業(yè)情況通過信息中心的大屏幕顯示出來，使農(nóng)機管理人員隨時根據(jù)機車田間作業(yè)情況，科學(xué)合理的對全場機車作業(yè)進行統(tǒng)一指揮和調(diào)度。
3 注意的幾點事項
3.1 AB線一定要按農(nóng)場要求設(shè)定距林帶的距離，具體距離根據(jù)地號實際情況盡可能保持與林帶平行，才能做到充分利用土地，不浪費并且達到標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。
3.2 多車在同一地號利用自動駕駛系統(tǒng)進行相同作業(yè)時，車與車之間的AB線必須平行才能確保作業(yè)質(zhì)量達到不漏或不重的目地。
3.3 使用自動駕駛時，需加速時，較好先適當(dāng)少減點油，在加檔后，再把油門緩慢加大到需要的位置，這樣能確保作業(yè)的直線度，需要減速時，較好先加油再減檔，只有正確的操作機車，才能不影響作業(yè)的直線度。
3.4 利用自動駕駛進行懸掛農(nóng)具作業(yè)時，較好慢些前行，上線后，再緩慢倒到地頭確定入塹后再放下農(nóng)具作業(yè)。利用自動駕駛進行拖掛作業(yè)時，較好人工駕駛上線后，再用自動駕駛，這樣即省車和農(nóng)具，也能確保安全作業(yè)，避免意外事故發(fā)生。
3.5 利用自動駕駛作業(yè)時，堅決不能睡覺或注意力不集中，以免發(fā)生安全事故。
3.6★要求配套在線教育課程開放平臺（提供演示視頻）:
1、本系統(tǒng)是互通教學(xué)多元化管理平臺，將用戶傳統(tǒng)的各個平臺系統(tǒng)實施整合，集中互通管理，解決多平臺、多賬號難以管理、數(shù)據(jù)庫分散無法集中統(tǒng)計等問題。系統(tǒng)包含了：在線教務(wù)管理系統(tǒng)、在線課程資源管理平臺、在線習(xí)題庫平臺、在線考試考核平臺、線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學(xué)管理平臺，真正意義的一站互通數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計！
2、課程資源：多個微課視頻實拍采集教學(xué)視頻素材，后期影視包裝，片頭10秒左右，片尾5秒左右，視頻尺寸不低于1920*1080，視頻格式MP4、FLV等；多個虛擬仿真內(nèi)容采用unity引擎開發(fā)，在pc端win系統(tǒng)上運行（win7、win8、win10，注不包含win xp）軟件。
▲要求提供在線教育課程開放平臺軟件來源證明文件,原件備查。
3.7技術(shù)指標(biāo)
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項目
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單位
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設(shè)計值
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型號
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北斗高精度農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)
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轉(zhuǎn)向控制型式
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液壓電磁閥控制
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車載計算機處理器型號
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i.MX6
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車載計算機內(nèi)存
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GB
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1
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車載計算機硬盤
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GB
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8
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車載計算機操作系統(tǒng)及軟件版本
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安卓4.5
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車載計算機顯示分辨率
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800×480(7英寸)
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車載計算機接口信息
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30pin汽車接口
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車載計算機數(shù)據(jù)輸入輸出協(xié)議
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通用串口協(xié)議；CAN總線協(xié)議；100M以太網(wǎng)
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衛(wèi)星接收機類型及頻點
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多星多頻GPS： L1 C/A 、L2E、 L2C、L5GLONASS： L1 C/A、 L1 P 、L2C/A、L2 P,SBAS：L1 C/A、L5,Galileo:L1 BOC、E5A、E5B、E5AltBOC2,QZSS：L1 C/A、L1 SAIF、L2C、L5,BDS：B1、B2/B1、B3
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衛(wèi)星接收機主板固件版本
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1.4-10707
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衛(wèi)星接收機通道數(shù)
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220
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衛(wèi)星接收機接口種類
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48pin汽車接口
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衛(wèi)星接收機差分類型
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CMR、RTCM2.0、 RTCM 3.0、RTCM 3.2等
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衛(wèi)星接收機數(shù)據(jù)更新率
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Hz
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≤50
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衛(wèi)星接收機接收天線型式
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集成天線
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轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)角度傳感器型號規(guī)格
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WAS-3106
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液壓閥型號規(guī)格
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HT800946
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轉(zhuǎn)向控制器主板固件版本
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V1.6.0
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移動機站信號覆蓋范圍
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km
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≥5
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固定基站信號覆蓋范圍
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km
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≥15
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基站無線電發(fā)射設(shè)備頻率
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MHz
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223～235
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移動基站無線電發(fā)射設(shè)備功率
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W
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5
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固定基站無線電發(fā)射設(shè)備功率
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W
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25
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集成部分組成
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衛(wèi)星天線、衛(wèi)星接收機、控制器集成
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3.8系統(tǒng)組件
衛(wèi)星導(dǎo)航終端
?簡潔的用戶操作和查看的界面
?IP65防護級工業(yè)終端，防水防塵防震動
?8英寸高亮度顯示器，陽光下清晰可見
?-40～70℃寬溫度范圍，適合特殊地區(qū)及極端環(huán)境作業(yè)
?提供導(dǎo)航、駕駛和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)功能顯示器
?通過連接高精度衛(wèi)星輸入設(shè)備
行車控制器
?自動控制車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整個自動駕駛系統(tǒng)中最核心設(shè)備
?內(nèi)置3D陀螺儀和加速計，組合慣性導(dǎo)航技術(shù)，提高導(dǎo)航精度
?PID控制、閉環(huán)控制、液壓控制及轉(zhuǎn)向控制等多種算法
?防水、防塵、防震設(shè)計堅固耐用
?感知車身姿態(tài)，進入自動修正模式
?支持AB直線、曲線和圓形曲線等多種作業(yè)模式
北斗/GNSS接收機
?高精度北斗/GNSS定位定向性接收機
?支持北斗/GPS/GLONASS/Galileo/SBAS
?支持配置成固定式和便攜式差分基準(zhǔn)站
?接收靈敏度高提高車輛定位導(dǎo)航精度
?實時輸出高精度的RTK差分數(shù)據(jù)
?提高自動駕駛作業(yè)精度的關(guān)鍵設(shè)備
北斗/GNSS天線
?衛(wèi)星接收天線采用高增益惰性多頻天線
?支持中國北斗/GPS/GLONASS/Galileo多種衛(wèi)星
?接收靈敏度高，接收信號能力強
?設(shè)計結(jié)構(gòu)堅固、防水防塵抗震、耐高低溫
液壓閥
?液壓控制系統(tǒng)進行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制
?保證拖拉機始終按設(shè)定路線行駛
?合金材質(zhì)，操控靈活，工作時沖擊和振動小，噪聲小
?根據(jù)控制單元發(fā)送的指令，實時控制液壓流量和流向
角度傳感器
?檢測車輛前輪左右轉(zhuǎn)向角度反饋給控制器
?用于矯正和提高車輛直線行駛精度
?采用鋁合金材料，保證車輛前軸和角度傳感器的剛性連接
?保證檢測的角度數(shù)據(jù)和實際車輪轉(zhuǎn)向角度相符
