[发明专利]一种基于UWB雷达的甘蔗收割机地形跟随系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB雷达的甘蔗收割机地形跟随系统，其包括UWB雷达和与UWB雷达相连接的雷达数据处理模块，以及控制器，与控制器相连接的显示器、方向机和电液控制系统，控制器连接UWB雷达；显示器设置在驾驶室内；UWB雷达用于获取甘蔗地垄面高度、地形轨迹形状、甘蔗束密度和甘蔗高度，控制器用于根据UWB雷达获取的信息输出控制信号。本发明提高了甘蔗收割机对复杂地形的适应性、甘蔗的收割质量，降低了收割器械的损坏率，在系统自动调节的同时，可以进行人为干预，实现自动控制与人为操作的协同工作。

技术领域

本发明涉及农业自动化领域，具体涉及一种基于UWB雷达的甘蔗收割机地形跟随系统及实现方法。

背景技术

目前，我国作为一个人口大国，农业是我国的基础产业，农业的生产力与综合竞争力直接关系着我国经济发展的稳定性与持久性。农业机械化是农业生产发展的必然要求，不仅能提升农业的综合竞争力，并且实现农民效益的增收，改变我国农民的生活。目前，我国现有的甘蔗种植区域地形多为丘陵地区，地势不平，少有大片平整地块，且连片种植规模较小，这些问题造成大型甘蔗收割机械不能更好的收割和处理甘蔗。

再者，我国传统甘蔗种植行距受各地地形条件及当地农民传统习惯影响，种植行距不完全统一，并且单行的准直性差，存在随地形的弯曲现象，目前的甘蔗收获机无法应对这样的种植情况。

三是，甘蔗是多年生宿根作物，宿根面积占全年种植面积的60%左右，所以甘庶收割跟其它农作物如玉米、小麦收割不一样，要在考虑收割效率的同时也要考虑机收对蔗蔸质量的影响，以及收割对来年的宿根蔗的产量和管理的影响。蔗蔸留茬高度和破蔸率是衡量收割质量高低的最重要的参数。甘蔗收割机对倒伏甘蔗的收割适用性差，破蔸率明显比不倒伏的高。机械收割造成破兜率高的原因主要是收获机械的切割器的工作性能良好与否决定的，例如收割机在地面不平整的庶地作业时，切割器离地面的高度不定，割台的适应性不好，造成破蔸率高。

四是，我国的农机服务队的收割机机手是从开农用拖拉机或是挖掘机转行过来的，以前操作的农机使用简单、维护便捷，而现在的甘蔗收割机操作复杂。机手在操作收割机时需要凭借经验观察甘蔗田的情况，其中包括蔗蔸留茬高度、地势变化等。甘蔗田的遮蔽性高，不易观察。因此如何对甘蔗田的地势、甘蔗生长密度进行探测，并将获得信息反馈给控制系统，对甘蔗收割机进行智能化控制是目前我国甘蔗机械化的瓶颈。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于UWB雷达的甘蔗收割机地形跟随系统及实现方法解决了现有甘蔗收割机智能化低，在地形复杂、存在种植行距差距时收割质量低，容易损坏器械的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于UWB雷达的甘蔗收割机地形跟随系统，其包括UWB雷达和与UWB雷达相连接的雷达数据处理模块，以及控制器，与控制器相连接的显示器、方向机和电液控制系统，控制器连接UWB雷达；显示器设置在驾驶室内；

UWB雷达，用于获取甘蔗地垄面高度信息、地形轨迹形状信息、甘蔗束密度信息和甘蔗高度信息，并发送至雷达数据处理模块；

雷达数据处理模块，用于将UWB雷达输出的甘蔗地垄面高度信息和地形轨迹形状信息处理转换为地形信息图像，同时将蔗束密度信息和甘蔗高度信息处理转换为甘蔗行走势信息，并将地形信息图像和甘蔗行走势信息发送给控制器；

控制器，用于根据雷达数据处理模块输出的甘蔗行走势信息判断甘蔗收割机前进方向是否和甘蔗行走势信息相同，若相同，则向方向机输出保持直行信号，若不同，则根据甘蔗收割机当前前进方向与甘蔗行走势的角度差向方向机发送方向调整信号；同时，控制器还根据地形信息图像判断甘蔗收割机前收拢机构和切割机距离地面的高度是否与地形高度相符合，若符合，则输出保持高度信号，若不符合，则根据甘蔗收割机前收拢机构和切割机距离地面的高度与地形高度的高度差向电液控制系统输出高度调整信号；