發(fā)布時間：2017-08-27 05:48

  本文關(guān)鍵詞：農(nóng)機自動駕駛監(jiān)控終端關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：目前,國外對農(nóng)機自動導(dǎo)航技術(shù)的研究無論是技術(shù)上還是產(chǎn)品上正逐步趨向成熟,而國內(nèi)在農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品上還未完全形成產(chǎn)業(yè)化。隨著農(nóng)機自動導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)導(dǎo)航監(jiān)控終端技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)機械自動導(dǎo)航技術(shù)的重要組成部分,農(nóng)機導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)可以更好地管理控制農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng),實現(xiàn)對農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng)的實時監(jiān)控與用戶決策信息的輸入輸出。本文對農(nóng)機導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,包括農(nóng)機田間路徑規(guī)劃、農(nóng)機轉(zhuǎn)向自動標定、導(dǎo)航監(jiān)控終端界面設(shè)計和數(shù)據(jù)通訊等,開發(fā)了農(nóng)機自動導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng),實現(xiàn)了農(nóng)機車輛的導(dǎo)航狀態(tài)監(jiān)控、農(nóng)機具的操縱控制及開機自診斷等。第一,針對農(nóng)機田間全覆蓋路徑規(guī)劃特點,分析了農(nóng)機地頭轉(zhuǎn)彎路徑與直線作業(yè)路徑,確定了田間路徑優(yōu)化指標,設(shè)計了農(nóng)田路徑規(guī)劃算法,包括地塊搜索、導(dǎo)航作業(yè)初始航行確定、導(dǎo)航作業(yè)區(qū)域路徑規(guī)劃算法和地頭轉(zhuǎn)彎路徑規(guī)劃算法,其中,作業(yè)區(qū)域路徑規(guī)劃包括S型路徑規(guī)劃和回字型路徑規(guī)劃,地頭轉(zhuǎn)彎路徑規(guī)劃包括半圓形轉(zhuǎn)彎模式、梨形轉(zhuǎn)彎模式和魚尾形轉(zhuǎn)彎模式。第二,提出了一種全新的農(nóng)機轉(zhuǎn)向自動標定方法,以拖拉機為例,利用GPS采集拖拉機運動軌跡坐標,通過曲線圓擬合算法,得到拖拉機的前輪轉(zhuǎn)彎半徑,根據(jù)農(nóng)機轉(zhuǎn)彎半徑、農(nóng)機轉(zhuǎn)向角,推算農(nóng)機轉(zhuǎn)向角度與角度傳感器輸出值的一一對應(yīng)關(guān)系,完成了農(nóng)機輪角的左右極限自動標定,并利用逐步逼近方法,實現(xiàn)了輪角的零位標定和轉(zhuǎn)向電磁閥標定。第三,開發(fā)了導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)軟件,通過對農(nóng)田工作特點與導(dǎo)航需求分析,硬件采用基于ARM核心處理器的硬件系統(tǒng),軟件采用VS2008開發(fā)環(huán)境,C++語言,MFC框架,開發(fā)了基于WinCE的農(nóng)機自動導(dǎo)航監(jiān)控終端軟件。軟件程序的總體功能模塊包括人機交互界面顯示、基于RS232的串口通訊模塊、路徑規(guī)劃模塊、文件讀寫模塊、轉(zhuǎn)向標定模塊、油門標定模塊和系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊。并制定了導(dǎo)航監(jiān)控終端與導(dǎo)航控制器之間的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。第四,對導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)軟件各個功能模塊進行了測試驗證,將該導(dǎo)航監(jiān)控終端軟件系統(tǒng)裝在拖拉機上測試運行,結(jié)果表明:導(dǎo)航監(jiān)控終端軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了農(nóng)機作業(yè)動畫界面顯示、串口通訊、數(shù)據(jù)存儲、文件讀寫、路徑規(guī)劃、參數(shù)標定等功能,并可長時間連續(xù)穩(wěn)定的工作,有效實現(xiàn)了對農(nóng)機導(dǎo)航系統(tǒng)的監(jiān)控。轉(zhuǎn)向自動標定實驗表明該方法可以快速、精確地實現(xiàn)農(nóng)機的轉(zhuǎn)向標定,輪角左右極限標定時間在2min以內(nèi),零位標定誤差在0.2°范圍內(nèi);電磁閥死區(qū)標定時間在20S以內(nèi)。并進行了導(dǎo)航系統(tǒng)田間實驗,結(jié)果表明,該自動導(dǎo)航系統(tǒng)可以準確地實現(xiàn)全局地塊路徑規(guī)劃,直線導(dǎo)航跟蹤誤差保持在0.05m范圍內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：田間路徑規(guī)劃 轉(zhuǎn)向自動標定 導(dǎo)航監(jiān)控終端 WinCE MFC VS2008
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP277;S22
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 前言10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 2 農(nóng)田作業(yè)路徑規(guī)劃方法18-34
• 2.1 路徑規(guī)劃分類18
• 2.2 農(nóng)機作業(yè)路徑規(guī)劃的優(yōu)化指標18-21
• 2.3 農(nóng)機作業(yè)路徑規(guī)劃算法21-33
• 2.3.1 地塊搜索22-24
• 2.3.2 導(dǎo)航作業(yè)初始航向確定24-25
• 2.3.3 導(dǎo)航作業(yè)區(qū)域路徑規(guī)劃算法25-29
• 2.3.4 地頭轉(zhuǎn)彎路徑規(guī)劃算法29-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 農(nóng)機轉(zhuǎn)向自動標定方法34-51
• 3.1 轉(zhuǎn)向輪角的自動標定34-43
• 3.1.1 轉(zhuǎn)向輪角的定義與計算方法34-38
• 3.1.2 輪角傳感器選型38
• 3.1.3 轉(zhuǎn)向輪角的左右極限標定38-41
• 3.1.4 轉(zhuǎn)向輪角的零位標定41-43
• 3.2 電液比例閥特性值的自動標定43-47
• 3.2.1 電液比例閥概述與工作特性44-45
• 3.2.2 電液比例換向閥左右死區(qū)值標定45-47
• 3.3 電液比例閥工作區(qū)的自動標定47-50
• 3.3.1 電液比例閥工作區(qū)特征分析47-48
• 3.3.2 工作區(qū)自動標定數(shù)學(xué)模型與過程48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)設(shè)計51-58
• 4.1 系統(tǒng)需求分析51-52
• 4.2 系統(tǒng)硬件平臺52-53
• 4.3 系統(tǒng)軟件平臺53-55
• 4.4 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議55-56
• 4.4.1 RS232串口通信55-56
• 4.4.2 通訊協(xié)議制定56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 5 導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)58-72
• 5.1 系統(tǒng)設(shè)計目標及開發(fā)環(huán)境搭建58-60
• 5.1.1 系統(tǒng)設(shè)計目標58
• 5.1.2 系統(tǒng)開發(fā)流程58-60
• 5.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)60-61
• 5.3 UI界面設(shè)計61-67
• 5.3.1 動畫顯示65-66
• 5.3.2 控件重繪66-67
• 5.4 數(shù)據(jù)通訊程序開發(fā)67-69
• 5.4.1 窗體間信息傳遞67-68
• 5.4.2 串口數(shù)據(jù)通訊68-69
• 5.5 文件讀寫程序開發(fā)69-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 6 監(jiān)控終端系統(tǒng)試驗與分析72-90
• 6.1 監(jiān)控終端系統(tǒng)軟件測試72-78
• 6.1.1 功能模塊測試73-74
• 6.1.2 數(shù)據(jù)串口通訊測試74-76
• 6.1.3 導(dǎo)航監(jiān)控終端系統(tǒng)田間實驗76-78
• 6.2 轉(zhuǎn)向自動標定試驗與分析78-85
• 6.3 電磁閥標定試驗與分析85-87
• 6.4 自動導(dǎo)航田間試驗87-89
• 6.5 本章小結(jié)89-90
• 7 結(jié)論與展望90-92
• 7.1 結(jié)論90-91
• 7.2 展望91-92
• 致謝92-93
• 參考文獻93-97
• 附錄97

【參考文獻】

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本文編號：744674