【摘 要】
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自动驾驶技术是农业智能化的重要保证,其使用可有效地提高农机作业的准确性和工作效率。针对田间农机自动导航问题,本文以开沟机为研究对象,以履带式移动平台为基础,基于RTK（实时动态差分技术）技术的全球定位系统系统,设计实现了侧边旋转式开沟机构以及适用于田间作业需要的自动导航系统集成平台。利用动、静态精度模拟实验和现场测试对系统的定位精度进行了分析。主要研究内容如下:（1）田间开沟机器人硬件系统设计与实
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自动驾驶技术是农业智能化的重要保证,其使用可有效地提高农机作业的准确性和工作效率。针对田间农机自动导航问题,本文以开沟机为研究对象,以履带式移动平台为基础,基于RTK（实时动态差分技术）技术的全球定位系统系统,设计实现了侧边旋转式开沟机构以及适用于田间作业需要的自动导航系统集成平台。利用动、静态精度模拟实验和现场测试对系统的定位精度进行了分析。主要研究内容如下:（1）田间开沟机器人硬件系统设计与实现。根据对宁夏某葡萄种植基地的需求以及环境分析,完成了对履带车底盘的选型,硬件系统的设计与研发。设计实现了一种侧边旋转式开沟装置,该装置由履带式移动平台搭载侧边开沟机构进行拉沟,解决了开沟埋植位置不精确的问题。（2）自动导航系统设计与实现。针对农机的自动导航问题,本文采用显示屏、控制器、RTK卫星定位系统等模块构成自动导航系统,各子模块通过串口进行数据通信。其中显示屏主要显示地面坐标、航向角实时数据以及实现路径规划功能;控制器作为控制中心,通过keil uVision5编写C语言程序实现数据解析、坐标转换、控制算法等功能;RTK定位系统主要利用GPS接收开沟机在运行过程中的实时定位信号。应用农机转弯算法、RTS平滑滤波技术和单神经元PID控制器提高了农机自主导航的准确性和稳定性。（3）手机APP控制系统设计与实现。针对农机的远程控制以及路径规划问题,开发了手机APP远程控制系统。选用MQTT作为手机APP远程控制系统通信协议、通过百度地图API对APP的功能模块进行了开发,完成了对手机APP的设计,实现了基于手机APP的远程控制。（4）实验结果与分析。针对沥青、田间路面环境开展实验测试对RTK定位系统卫星数据的静、动态定位精度进行测量并将数据转化后的结果进行了分析。实验结果表明本该定位系统的定位精度约为2厘米,能够满足开沟机现场工作的需要。最后,对沥青路表面和田间路面进行了现场实验。沥青路面其最大的导航误差为9.0厘米,平均偏差为2.84厘米,直线度为3.51厘米,准确度2.98厘米;田间试验表明,其最大跟踪误差、平均偏差、直线度精度和准确度分别为36.5厘米、6.12厘米、9.31厘米和6.25厘米。达到了开沟机现场作业的精度要求。本文研究的基RTK技术的田间自动走开沟机器人,对农民生产效益的提升、劳动强度的减轻和实现农业自动化,具有很大的推动意义。
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