[发明专利]水稻直播机模块化自动驾驶控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于水稻直播机模块化自动驾驶控制装置的控制方法，其特征在于，所述的水稻直播机模块化自动驾驶控制装置包括：作业管理终端系统、导航定位系统、主控制系统、无线通讯管理系统、转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统，其中：作业管理终端系统通过无线通讯管理系统向主控制系统输出规划路径作业信息并接收运行状态信息，导航定位系统输出水稻直播机方位信息至主控制系统，主控制系统分别从转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统接收方向盘角度、油门位置、换挡拨杆位置并输出转向控制量、速度控制量和档位控制量；

所述的作业管理终端系统包括：作业监控模块、路径规划模块以及由服务器远程通讯单元和主控器无线通讯单元组成的数据通讯模块，其中：作业监控模块接收来自数据通讯模块的主控器无线通讯单元的作业状况实时监控信息，路径规划模块接收来自主控器无线通讯单元的作业地块的位置信息并接收来自服务器远程通讯模块的作业GIS信息，生成作业路径并通过主控器无线通讯单元发送给主控器；路径规划模块另外通过手动设置作业路径并通过主控器无线通讯单元发送给主控制系统；

所述的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，通过作业管理终端系统的作业监控模块结合导航定位系统确定作业地块的方位和尺寸，设置播种间距，路径规划模块根据作业地块方位尺寸信息用全覆盖路径规划算法规划出水稻直播机的作业路径后，发送给主控制系统；

所述的路径规划模块采用Ω型路径规划算法规划地头转向路径，地头外的作业区路径使用直线路径规划算法；路径规划模块所需的作业地块信息通过服务器远程通讯单元获取云服务器提供的GIS信息或作业监控模块用户输入得到；

步骤2，水稻直播机行驶至作业地块的起点，通过作业管理终端系统开启自动驾驶模式；

步骤3，主控制系统结合导航定位系统提供的水稻直播机的经纬度和方位角，通过坐标转换算法转换为作业地块坐标系里的坐标，结合预先规划的作业路径执行直行、转向和作业，直至完成所有作业路径；

所述的主控制系统根据导航定位系统得到的水稻直播机方位信息和储存的作业路径数据比较，判断是否需要转向：

在直行路径段，当水稻直播机方位与作业路径存在横向偏差或航向角偏差且超过精度要求，则通过滑模控制算法控制转向控制及执行系统进行转向，调整水稻直播机方位，减小跟踪误差；当误差在精度接受范围内，则水稻直播机保持此航向角直行；

在地头路径段，主控制系统根据规划的转向路径及导航定位系统提供的水稻直播机方位，通过PID控制算法控制水稻直播机速度和转向进行路径跟踪；

当主控制系统根据北斗定位导航系统得到的水稻直播机方位信息和储存的作业路径数据，判断水稻直播机到达作业路径终点，则停止播种和行走，并通过作业管理终端系统中的作业监控模块通知用户。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是，所述的导航定位系统采用中国北斗卫星导航系统，使用RTK差分全球定位，用于测量水稻直播机本体的厘米级精准位置，将位置信息发给所述的主控制系统进行分析和处理，以控制所述的水稻直播机行走或者转向。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是，所述的主控制系统包括：主处理单元以及分别与之相连的两个分别用于接收北斗导航定位信息和数据通讯的RS232接口、SD卡数据存储接口和用于对各动作执行单元的控制及位置姿态检测的CAN总线接口，其中：两个RS232接口、SD卡数据存储接口、CAN总线接口通过内部数据总线与主处理单元进行数据交换与通讯；主处理单元根据来自北斗导航系统提供的位置信息、路径规划系统提供的路径信息、转角传感器和车身倾角传感器的信息解析成用于控制转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统的运动的控制信息，实现水稻直播机的自动行走、转向、避障和作业。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是，所述的无线通讯管理系统通过RS232与主控制系统的第二RS232接口连接，将作业数据无线数传电台模组、蓝牙通讯模块发送给作业管理终端。