0 引 言
1 油菜无人播种作业系统设计
1.1 作业系统整体结构
1.2 管控云平台功能设计
1.2.1 路径规划模块
表1 油菜无人播种作业路径信息表Table 1 Path information sheet of rapeseed unmanned seeding operation |
字段名 | 数据类型 | 数据含义 |
---|---|---|
id | int(10) | 唯一标识符 |
latitude | decimal(10) | 纬度 |
longitude | decimal(10) | 经度 |
type | int(1) | 边界为0,规划为1,点选为2 |
device_id | varchar(20) | 拖拉机编号 |
1.2.2 作业监测模块
表2 无人农机作业监测信息表Table 2 Monitoring information sheet for unmanned agricultural machinery operation |
数据名称 | 数据类型 | 数据含义 |
---|---|---|
time | string | 生成时间 |
latitude | double | 纬度 |
longitude | double | 经度 |
speed | double | 速度 |
deviation | double | 横向偏差 |
1.2.3 实时控制模块
1.3 导航控制平台组成
2 高精度地图构建方法
2.1 地图构建流程
2.2 地图精度试验
表3 高精度地图地面验证点误差Table 3 Verification point error of high-precision map ground |
点号 | △x/cm | △y/cm | △s/cm |
---|---|---|---|
D1 | 1.22 | 2.31 | 2.61 |
D2 | 0.98 | 2.55 | 2.73 |
D3 | ‒2.78 | 1.64 | 3.23 |
3 梭行外螺旋路径规划及导航控制方法
3.1 梭行外螺旋路径规划方法
3.1.1 梭行外螺旋路径生成算法
3.1.2 一退两切转弯模型设计
3.1.3 作业面积及覆盖率仿真对比试验
图12 田块边角漏作业区域示意图Fig. 12 Schematic diagram of the leakage operation area at the edges and corners of the field |
表4 三种作业方式作业面积及覆盖率对比Table 4 Comparison of operating area and coverage of three operating methods |
田块面积/m2 | 作业方式 | 作业面积/m2 | 作业覆盖率/% | 作业覆盖率对比结果/% |
---|---|---|---|---|
50×30 | 梭行 | 1 080.00 | 72.00 | 24.68 |
套行 | 1 080.00 | 72.00 | ||
梭行外螺旋 | 1 450.25 | 96.68 | ||
50×50 | 梭行 | 1 800.00 | 72.00 | 26.01 |
套行 | 1 800.00 | 72.00 | ||
梭行外螺旋 | 2 450.25 | 98.01 | ||
70×50 | 梭行 | 2 800.00 | 80.00 | 18.58 |
套行 | 2 800.00 | 80.00 | ||
梭行外螺旋 | 3 450.25 | 98.58 |
3.2 梭行外螺旋路径导航控制方法
3.2.1 导航控制器设计
3.2.2 导航控制策略
图14 拖拉机一退两切转弯示意图Fig. 14 Schematic diagram of tractor's one-back and two-cut turning |
表5 拖拉机一退两切作业控制规则Table 5 Control rules for tractor one-back and two-cut operations |
路径段 | 速度 | 机具控制 | 挡位控制 |
---|---|---|---|
起点→A | H | D | F |
A→B | L | U | R |
B→C | L | U | F |
C→D | L | U | R |
D→A | H | U | F |
A→终点 | H | D | F |
|
4 无人播种作业系统田间试验及结果分析
4.1 试验条件及方法
4.2 田间导航试验结果
表6 油菜无人播种作业各行直线跟踪结果Table 6 Line tracking results of rapeseed unmanned seeding operation in each row |
行号 | 试验平均 速度/(m/s) | 最大横向 偏差/cm | 平均绝对 偏差/cm | 标准差/cm |
---|---|---|---|---|
1 | 1.51 | 5.77 | 1.25 | 3.36 |
2 | 1.48 | 7.22 | 1.23 | 3.27 |
3 | 1.35 | 7.27 | 1.61 | 2.67 |
4 | 1.42 | 5.13 | 1.11 | 2.05 |
5 | 1.58 | 7.09 | 1.03 | 3.13 |
6 | 1.31 | 6.88 | 1.62 | 3.35 |
7 | 1.45 | 6.05 | 1.61 | 3.41 |
8 | 1.54 | 7.94 | 1.84 | 3.43 |
9 | 1.46 | 6.22 | 1.85 | 3.90 |
10 | 1.38 | 4.25 | 1.67 | 2.99 |
11 | 1.52 | 5.93 | 1.42 | 3.30 |
12 | 1.43 | 6.55 | 1.37 | 3.46 |
13 | 1.37 | 4.30 | 1.77 | 2.12 |
14 | 1.59 | 5.20 | 1.68 | 2.71 |
15 | 1.44 | 4.50 | 1.04 | 2.98 |
16 | 1.55 | 6.64 | 1.82 | 3.18 |
17 | 1.39 | 6.39 | 1.73 | 3.21 |