一种农田作业机械专用直线行驶导航装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种农田作业机械专用直线行驶导航装置；属于直线行驶导航装置领域。
【背景技术】
[0002]农业机械导航技术是实现“精细农业”，进行农情监测、农田作业的重要技术支持。在现代农艺中，包括春耕起垄、播种等多项作业过程都需要农田作业机械在行进过程中保持直线行驶，对大地块作业来讲，其经济效益尤为明显。以棉花精量直线播种为例，不仅节约种子，省去定苗工作量，而且作物植株分布均匀，通风透光性好，能充分利用土壤的营养面积和水分，实现苗齐苗壮，达到提高产量的目的，故采用精量直线播种技术可以节约成本、提高农业生产效益。农田作业机械直线行驶导航装置是实现棉花精量直线播种的技术核心之一，其工作性能的好坏直接影响播种质量和出苗率。
[0003]目前，农机导航应用领域的导航方式多为GPS导航、机器视觉导航、激光导航、电磁诱导导航等，这几种导航方式在导航精度、复杂工况适应性以及成本方面均存在其不足之处。应用于农田作业机械的直线行驶导航装置，需要考虑农机田间作业的复杂工况，既要确保直线行驶导航精度满足要求，还需降低成本以便于推广应用。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种农田作业机械专用直线行驶导航装置；目的在于提供一种农田作业机械专用直线行驶导航装置，该装置可以获取农田作业机械偏离预设直线的角度，并直观显示于Android移动终端，辅助驾驶员实现农田作业机械的直线行驶，具有精度高、稳定性好以及操作简便等优点，可满足农田作业机械的直线行驶导航要求。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:6轴运动处理单元采集农田作业机械偏转角度数据，地磁测量单元采集地磁偏角数据，MCU微控制器单元负责将6轴运动处理单元和地磁测量单元采集的数据进行融合处理得到农田作业机械偏离预设直线的角度，并将其通过W1-Fi无线通信单元上传至Android移动终端，充电锂电池单元实现对6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元以及W1-Fi无线通信单元的独立供电，Android移动终端可实现直线导航数据的直观显示以及直线导航装置的实时操控。
[0006]一种农田作业机械专用直线行驶导航装置，包括6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元、W1-Fi无线通信单元、充电锂电池单元以及Android移动终端；
[0007]所述6轴运动处理单元由3轴MEMS陀螺仪和3轴MEMS加速度计组成；所述6轴运动处理单元与MCU微控制器单元采用I2C通讯连接，用于测量农田作业机械的偏转角度；
[0008]所述地磁测量单元与MCU微控制器单元采用I2C通讯连接，用于测量地磁偏转角度；
[0009]所述MCU微控制器单元通过W1-Fi无线通信单元与Android移动终端实现无线通信连接，用于对6轴运动处理单元与地磁测量单元的测量数据进行融合以及预处理，并将导航数据无线上传至Android移动终端；
[0010]所述充电锂电池单元采用大容量可充电锂电池组，用于对6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元以及W1-Fi无线通信单元的独立供电。
[0011]所述Android移动终端用于实现直线导航数据的直观显示以及直线导航装置的实时操控。
[0012]本实用新型的优点:
[0013]1、利用6轴运动处理单元和地磁测量单元的配合实现对农田作业机械偏离预设直线角度的测量，结构简单，稳定性好，确保了导航精度；
[0014]2、采用W1-Fi无线通信与Android移动终端等移动互联技术实现农田作业机械直线行驶导航信息的直观显示以及导航装置的实时操控，操作简便，极大地提高了灵活性和可扩展性；
[0015]3、使用大容量可充电锂电池组作为6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元以及W1-Fi无线通信单元的独立供电电源。本实用新型结构简单，制作成本低廉，具有体积小，可靠性尚等特点。
【附图说明】
[0016]图1是一种农田作业机械专用直线行驶导航装置的系统结构框图；
【具体实施方式】
[0017]实施例1:参照图1。一种农田作业机械专用直线行驶导航装置，包括6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元、W1-Fi无线通信单元、充电锂电池单元以及Android移动终端；
[0018]所述6轴运动处理单元为应美盛公司产品MPU6050，其与MCU微控制器单元采用I2C通讯连接，用于测量农田作业机械的偏转角度；
[0019]所述地磁测量单元为霍尼韦尔公司产品HMC5883L，其与MCU微控制器单元采用I2C通讯连接，用于测量地磁偏转角度；
[0020]所述MCU微控制器单元为意法半导体公司产品STM32F103C8T6，其通过W1-Fi无线通信单元与Android移动终端实现无线通信连接，用于对6轴运动处理单元与地磁测量单元的测量数据进行融合以及预处理，并将导航数据无线上传至Android移动终端；
[0021]所述充电锂电池单元采用大容量可充电锂电池组，用于对6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元以及W1-Fi无线通信单元的独立供电；
[0022]所述Android移动终端选用联想S6000型平板电脑，安装有TCP网络调试助手通用应用程序，用于实现直线导航数据的直观显示以及直线导航装置的实时操控。
[0023]实施例2:以福田雷沃M254-E拖拉机为试验平台，将6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元、W1-Fi无线通信单元以及充电锂电池单元密封于防水盒中，将防水盒固定于拖拉机前配重架中心位置，将安装有TCP网络调试助手应用程序的Android移动终端放置于拖拉机驾驶台，方便驾驶员观察操作。将石灰划线器安装在拖拉机配重架下端，用来标记拖拉机行走路径。
[0024]首先在路面两端确定2个点A、B，AB直线距离大于100m，在AB两点间摆放一条白色尼龙线作为导航基准线。将预设直线指向设定为AB直线方向，打开石灰划线器开关，驾驶员开始拖拉机导航作业。将石灰划线器记录的拖拉机行走路径与导航基准线进行比较，用米尺对测量两者之间的垂直距离。取多组行程以及多组行驶速度作重复试验，对试验结果进行分析比较。
[0025]经试验验证，拖拉机行驶速度小于等于0.95m/s时，每50m直线跟踪偏差小于7.8cm，满足《农业机械田间作业系列标准》以及现代农艺要求。
【主权项】
1.一种农田作业机械专用直线行驶导航装置，包括大容量可充电锂电池组组成的充电锂电池单元；其特征在于还包括由充电锂电池单元供电的6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元、W1-Fi无线通信单元和Android移动终端； 所述6轴运动处理单元由3轴MEMS陀螺仪和3轴MEMS加速度计组成；所述6轴运动处理单元与MCU微控制器单元采用I2C通讯连接，用于测量农田作业机械的偏转角度；所述地磁测量单元与MCU微控制器单元采用I2C通讯连接，用于测量地磁偏转角度；所述MCU微控制器单元通过W1-Fi无线通信单元与Android移动终端实现无线通信连接，用于对6轴运动处理单元与地磁测量单元的测量数据进行融合以及预处理，并将导航数据无线上传至Android移动终端； 所述Android移动终端用于实现直线导航数据的直观显示以及直线导航装置的实时操控。
【专利摘要】本实用新型涉及一种农田作业机械专用直线行驶导航装置，包括6轴运动处理单元、地磁测量单元、MCU微控制器单元、Wi-Fi无线通信单元、充电锂电池单元以及Android移动终端；本实用新型利用6轴运动处理单元与地磁测量单元的配合获取农田作业机械偏离预设行驶直线的角度，并通过Wi-Fi无线通信单元将MCU预处理过的直线导航数据上传至Android移动终端，Android移动终端可实现直线导航信息的直观显与直线导航装置的实时操控。它提供了一种操作简便、稳定性好、精度高的直线行驶导航装置，专用于农田作业机械的田间作业。
【IPC分类】G01C21/00
【公开号】CN204924256
【申请号】CN201520734667
【发明人】宋华鲁, 宋占华, 张晓辉, 闫银发, 李法德, 孙学振
【申请人】山东农业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月22日