06农机作业GPS导航和自动驾驶专题培训课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
06农机作业GPS 导航和自动驾驶
第六讲 农机卫星导航与自动驾驶系统
王 熙 教授
一、农机卫星导航系统作用
农业机械（拖拉机、收获机、喷药机等），安装了GPS 卫星导航与自动驾驶系统,在差分GPS导航定位下,可对农机 田间行走作业进行精确引导。
卫星导航系统组成示意图
卫星导航起垄作业现场
二、农机卫星导航系统优点
2003年友谊农场建设GPS差分站，引进凯斯（CASE） 公司大型自走式喷药机，开展喷药机卫星导航辅助驾驶试验 示范。
友谊农场五分场二队GPS差分站
CASE大型自走式喷药机
大西江农场GPS导航自动驾驶试验
2003年大西江农场应用卫星数据链差分系统，开展 拖拉机卫星导航自动驾驶试验。
拖拉机卫星导航自动驾驶田间试验
4.不用划印器，减少农机零部件，使用操作方便。
为了保证播种时相邻 行距的正确，播种机上安 装有划印器，作为机组行 进的依据。
划印器收起
划印器放下（工作状态）
拖拉机中心线对准划印器行驶
农机卫星导航系统优点
5.农机自动驾驶，减轻了驾驶员劳动强度 。 6. 对驾驶员技术水平要求降低，作业质量一致，作业标准 化程度高。
约翰迪尔拖拉机驾驶室内部配置
自动驾驶显示控制器
拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成
导航自动驾驶控制系统原理
GPS与车载液晶显示器
GPS接收机
车载液晶显示器
控制驱动器
控制器收到实时定位信 息后，方向传感器向控制器 发送车轮的运动方向，控制 器 根 据 GPS 卫 星 定 位 的 坐 标及车轮的转动情况，实时 向液压控制阀发送指令。
JOHN DEERE自走式喷药机
2003年大西江农场约翰迪尔（JOHN DEERE）公司4700型 自走式喷药机安装有GPS导航装置。通过GPS导航装置辅助驾 驶员，人工操纵控制喷药机行驶方向。
六、电机驱动方向盘自动驾驶系统
黑龙江垦区部分农场凯斯（CASE）公司自走式喷药机安 装了GPS卫星导航自动驾驶系统，应用于田间喷药作业，通过 控制电机摩擦轮驱动方向盘转动。
RTK差分信号发射天线（45米高） 橡胶履带式拖拉机田间导航自动驾驶试验
八五二农场GPS导航作业视频
友谊农场农机GPS导航自动驾驶示范
2008年友谊农场建立无线移动网络RTK差分系统，开展 拖拉机卫星导航自动驾驶示范。
安装有自动驾驶系统的拖拉机
无线网络差分系统服务器机柜
黑龙江垦区农机GPS导航系统应用
GPS天线
基站GPS接收机 数传发射电台 数传接收电台 车载移动GPS接收机
Trimble AG70型GPS导航控制器
Trimble AG70型GPS 导航控制器用于读取数 据卡中的数据，设置导 航线路，控制导航光靶 LED的显示。
Trimble GPS导航光靶
GPS导航光靶LED显示器显示农机机车偏离预定航线的 程度，中间绿色区域表示行走路线与预定航线吻合，两 边红色区域表示偏离航线。
电机摩擦轮驱动方向盘转动
农机卫星导航自动驾驶作业场景
电机驱动方向盘自动驾驶原理
Trimble电机驱动方向盘自动驾驶视频
电动方向盘自动驾驶系统
2013年拓普康公司、约翰迪尔公司电动方向盘自动驾 驶系统应用于大型拖拉机上。
驾驶室内自动驾驶系统配置图
车载触控液晶显示器
七、液压驱动转向自动驾驶系统
通过控制转向液压系统液压油的流量和流向，控制拖 拉机的行驶方向，确保拖拉机按照导航控制器设定的路线 行驶。
北大荒精准农业农机中心进行调试 北大荒精准农业农机中心GPS差分站
中国农机研究院卫星导航系统
中国农机研究院研发了农机卫星导航系统，安装在插秧机 上，进行水田插秧试验。
沈阳自动化所卫星导航系统
中科院沈阳自动化研究所研发了农机卫星导航系统，安装 在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间喷药试验。
1.农机作业直线度好，大幅度提高农机作业质量。 2.农机作业不重不漏,提高了土地利用率。
卫星导航起垄直线度好，千米误差2.5厘米 接合堑之间误差2.5厘米
农机卫星导航系统优点
3.可以夜间作业，提高了机组作业效率和时间利用率，抢 农时，在播种高产期作业。
拖拉机夜间作业
夜间播种作业
农机卫星导航系统优点
农机作业卫星导航辅助驾驶系统为GPS卫星导航，人 工操纵驾驶。
CASE 3200型药 机安装了美国天宝（Trimble）公司卫星导航辅助驾驶系统。
Trimble 差分GPS系统
Trimble 差分GPS系统由基站GPS接收机、数传发射 电台、数传接收电台、GPS天线、移动GPS接收机组成。
减轻驾驶员劳动强度
农机作业质量高、标准一致
三、卫星导航在农机上的应用
卫星导航设备
拖拉机
联合收割机
自走式喷药机
牧草收割机
水稻插秧机
四、农机作业卫星导航系统分类
1.农机卫星导航辅助驾驶系统 2.农机卫星导航自动驾驶系统 3.农机卫星导航无人驾驶系统
卫星导航起垄效果
拖拉机卫星导航自动驾驶作业
五、农机卫星导航辅助驾驶系统
控制驱动器
车轮转角感应器与电磁比例阀
前轮转角传感器
电液比例阀
AB线导航作业模式
曲线导航作业模式
自由导航作业模式
JOHN DEERE 9520橡胶履带拖拉机
JOHN DEERE “星火”GPS接收机
JOHN DEERE 拖拉机自动导航控制器
JOHN DEERE 拖拉机自动驾驶视频
八、农机卫星导航系统应用
2010年黑龙江垦区大范围推广应用拖拉机自动驾驶系 统，2013年黑龙江垦区大型拖拉机基本上都安装了自动驾 驶系统，并开始在国产拖拉机上安装自动驾驶系统。
黑龙江垦区农机收获及深松作业机群联合作业
国内农机卫星导航系统研究情况
华南农业大学、中国农机研究院、中科院沈阳自动化研究 所、国家农业信息化工程技术研究中心等单位研究开发了农 机卫星导航系统。
自动驾驶系统设备
宝泉岭农场GPS导航自动驾驶试验
2004年宝泉岭农场建立数传电台数据链RTK差分系统， 开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。
大型轮式拖拉机田间导航自动驾驶试验
RTK差分站设备
八五二农场GPS导航自动驾驶试验
2004年八五二农场建立数传电台数据链RTK差分系统， 开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。
第六讲 农机卫星导航与自动驾驶系统
王 熙 教授
一、农机卫星导航系统作用
农业机械（拖拉机、收获机、喷药机等），安装了GPS 卫星导航与自动驾驶系统,在差分GPS导航定位下,可对农机 田间行走作业进行精确引导。
卫星导航系统组成示意图
卫星导航起垄作业现场
二、农机卫星导航系统优点
2003年友谊农场建设GPS差分站，引进凯斯（CASE） 公司大型自走式喷药机，开展喷药机卫星导航辅助驾驶试验 示范。
友谊农场五分场二队GPS差分站
CASE大型自走式喷药机
大西江农场GPS导航自动驾驶试验
2003年大西江农场应用卫星数据链差分系统，开展 拖拉机卫星导航自动驾驶试验。
拖拉机卫星导航自动驾驶田间试验
4.不用划印器，减少农机零部件，使用操作方便。
为了保证播种时相邻 行距的正确，播种机上安 装有划印器，作为机组行 进的依据。
划印器收起
划印器放下（工作状态）
拖拉机中心线对准划印器行驶
农机卫星导航系统优点
5.农机自动驾驶，减轻了驾驶员劳动强度 。 6. 对驾驶员技术水平要求降低，作业质量一致，作业标准 化程度高。
约翰迪尔拖拉机驾驶室内部配置
自动驾驶显示控制器
拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成
导航自动驾驶控制系统原理
GPS与车载液晶显示器
GPS接收机
车载液晶显示器
控制驱动器
控制器收到实时定位信 息后，方向传感器向控制器 发送车轮的运动方向，控制 器 根 据 GPS 卫 星 定 位 的 坐 标及车轮的转动情况，实时 向液压控制阀发送指令。
JOHN DEERE自走式喷药机
2003年大西江农场约翰迪尔（JOHN DEERE）公司4700型 自走式喷药机安装有GPS导航装置。通过GPS导航装置辅助驾 驶员，人工操纵控制喷药机行驶方向。
六、电机驱动方向盘自动驾驶系统
黑龙江垦区部分农场凯斯（CASE）公司自走式喷药机安 装了GPS卫星导航自动驾驶系统，应用于田间喷药作业，通过 控制电机摩擦轮驱动方向盘转动。
RTK差分信号发射天线（45米高） 橡胶履带式拖拉机田间导航自动驾驶试验
八五二农场GPS导航作业视频
友谊农场农机GPS导航自动驾驶示范
2008年友谊农场建立无线移动网络RTK差分系统，开展 拖拉机卫星导航自动驾驶示范。
安装有自动驾驶系统的拖拉机
无线网络差分系统服务器机柜
黑龙江垦区农机GPS导航系统应用
GPS天线
基站GPS接收机 数传发射电台 数传接收电台 车载移动GPS接收机
Trimble AG70型GPS导航控制器
Trimble AG70型GPS 导航控制器用于读取数 据卡中的数据，设置导 航线路，控制导航光靶 LED的显示。
Trimble GPS导航光靶
GPS导航光靶LED显示器显示农机机车偏离预定航线的 程度，中间绿色区域表示行走路线与预定航线吻合，两 边红色区域表示偏离航线。
电机摩擦轮驱动方向盘转动
农机卫星导航自动驾驶作业场景
电机驱动方向盘自动驾驶原理
Trimble电机驱动方向盘自动驾驶视频
电动方向盘自动驾驶系统
2013年拓普康公司、约翰迪尔公司电动方向盘自动驾 驶系统应用于大型拖拉机上。
驾驶室内自动驾驶系统配置图
车载触控液晶显示器
七、液压驱动转向自动驾驶系统
通过控制转向液压系统液压油的流量和流向，控制拖 拉机的行驶方向，确保拖拉机按照导航控制器设定的路线 行驶。
北大荒精准农业农机中心进行调试 北大荒精准农业农机中心GPS差分站
中国农机研究院卫星导航系统
中国农机研究院研发了农机卫星导航系统，安装在插秧机 上，进行水田插秧试验。
沈阳自动化所卫星导航系统
中科院沈阳自动化研究所研发了农机卫星导航系统，安装 在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间喷药试验。
1.农机作业直线度好，大幅度提高农机作业质量。 2.农机作业不重不漏,提高了土地利用率。
卫星导航起垄直线度好，千米误差2.5厘米 接合堑之间误差2.5厘米
农机卫星导航系统优点
3.可以夜间作业，提高了机组作业效率和时间利用率，抢 农时，在播种高产期作业。
拖拉机夜间作业
夜间播种作业
农机卫星导航系统优点
农机作业卫星导航辅助驾驶系统为GPS卫星导航，人 工操纵驾驶。
CASE 3200型药 机安装了美国天宝（Trimble）公司卫星导航辅助驾驶系统。
Trimble 差分GPS系统
Trimble 差分GPS系统由基站GPS接收机、数传发射 电台、数传接收电台、GPS天线、移动GPS接收机组成。
减轻驾驶员劳动强度
农机作业质量高、标准一致
三、卫星导航在农机上的应用
卫星导航设备
拖拉机
联合收割机
自走式喷药机
牧草收割机
水稻插秧机
四、农机作业卫星导航系统分类
1.农机卫星导航辅助驾驶系统 2.农机卫星导航自动驾驶系统 3.农机卫星导航无人驾驶系统
卫星导航起垄效果
拖拉机卫星导航自动驾驶作业
五、农机卫星导航辅助驾驶系统
控制驱动器
车轮转角感应器与电磁比例阀
前轮转角传感器
电液比例阀
AB线导航作业模式
曲线导航作业模式
自由导航作业模式
JOHN DEERE 9520橡胶履带拖拉机
JOHN DEERE “星火”GPS接收机
JOHN DEERE 拖拉机自动导航控制器
JOHN DEERE 拖拉机自动驾驶视频
八、农机卫星导航系统应用
2010年黑龙江垦区大范围推广应用拖拉机自动驾驶系 统，2013年黑龙江垦区大型拖拉机基本上都安装了自动驾 驶系统，并开始在国产拖拉机上安装自动驾驶系统。
黑龙江垦区农机收获及深松作业机群联合作业
国内农机卫星导航系统研究情况
华南农业大学、中国农机研究院、中科院沈阳自动化研究 所、国家农业信息化工程技术研究中心等单位研究开发了农 机卫星导航系统。
自动驾驶系统设备
宝泉岭农场GPS导航自动驾驶试验
2004年宝泉岭农场建立数传电台数据链RTK差分系统， 开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。
大型轮式拖拉机田间导航自动驾驶试验
RTK差分站设备
八五二农场GPS导航自动驾驶试验
2004年八五二农场建立数传电台数据链RTK差分系统， 开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。