专利名称：包括全球定位系统导向系统的角隅灌溉系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中心回转灌溉系统，它具有浇灌到浇灌场地角隅部位的能力。更具体说，本发明涉及一种改进的、用来引导角隅跨臂与系统中心回转部分之间相对运动的装置，其中包括一全球定位系统(GPS)导向系统。
常规的中心回转灌溉系统包括一长形主梁，该长形主梁以其内端可转动地连接到一中心回转结构上，并从该结构向外伸展。常规中心回转灌溉系统的主梁包括多个头尾相接在一起的管件，这些管件支承在多个驱动塔架上。在大多数常规中心回转灌溉系统中，处于最外侧的塔架是主塔架，其它塔架则根据其相邻梁部分的角度位移情况而有选择地进行驱动。
在20世纪70年代早期就开发了用于中心回转灌溉系统的角隅系统，以便使方形场地的角隅部位能得到浇灌。例如可以参阅美国专利U.S.3,797,517；3,802,726；和3,902,668。角隅系统通常由一延伸梁或臂组成，有时该延伸梁被称之为角隅跨臂，它可转动地连接于主梁的外端，并至少由一个可操纵驱动塔架支承着。设有一导向系统用于导向或操纵延伸塔架和延伸梁，使其在主梁绕场地运行时外展地进入场地的角隅部位。或许最通用的导向延伸塔架的方法就是美国专利U.S.3,902,668所公开的埋线系统。但已经开发了各种不同的驱动和操纵延伸塔架轮子的装置。例如，可以参阅美国专利U.S.4,508,269和4,674,681。
尽管先有技术的系统在驱动和操纵延伸梁上是令人满意的，但是应该认为利用一种GPS导向系统的本发明比起先有技术更可靠也更精确。
因此，本发明主要目的是提供一种包含有GPS导向系统的角隅灌溉系统。
本发明另一个目的是提供一种角隅灌溉系统，该系统包含有GPS接收装置和一计算机装置，计算机装置用以接收和处理按照主梁位置来的GPS信息，并确定对于目前主梁位置说最佳的、延伸梁可操纵驱动轮的操纵角度，并使可操纵驱动轮定位于最佳操纵角度处。
本发明再一个目的是提供这种型式的系统，它利用GPS导向装置来精确地使延伸梁相对于主梁定位，以及所有主梁相对于回转中心的位置。
一自走式灌溉系统包括一主梁，该主梁以其内端绕一中心回转结构回转，并支承在多个自走式非操纵驱动塔架上，一延伸梁可转动地固紧在主梁的另外一端上，以便浇灌场地的角隅部位。一可操纵驱动塔架支承着延伸梁，它包含有一对可操纵轮。设有用于可操纵驱动轮的操纵装置，以便导向可操纵驱动塔架，使其沿预定的路线运行，从而使延伸梁在主梁接近场地角隅部位时能回转地伸展进入该角隅部位，并使延伸梁在主梁离开场地的角隅部位时能回转地回缩。设有一控制装置，用于操纵可操纵驱动塔架的驱动轮。该控制装置包括一GPS接收装置和一计算机装置，该计算机装置用以接收和处理按照主梁位置来的GPS信息，并确定对于目前主梁位置说最佳的、延伸梁可操纵驱动轮的操纵角度，并使可操纵驱动轮定位于最佳操纵角度处。GPS接收装置位于中心回转枢轴处，以及可操纵驱动塔架处。在主梁回转时，位置信息为计算机装置所利用，以确定可操纵驱动塔架相对于主梁回转的精确位置。
现结合附图对本发明实施例作一说明，以便对本发明有更清楚的了解。
图1是本发明角隅灌溉系统的立体图；图2是本发明装备有GPS角隅导向系统的框图。
图1所示为本发明自走式灌溉系统或角隅灌溉系统10。该系统10包括有一常规的中心回转结构12；一主梁14，它可转动地连接于所述结构，从所述结构向外伸展，并支承在多个非操纵驱动塔架16,16A和16B上，而驱动塔架16B是最后的调节驱动装置(LRDU)。尽管图中所示驱动塔架仅有三个，但主梁14可以采用任何数量的驱动塔架。延伸梁或角隅跨臂18在其内端处可转动地连接于LRDU16B上，它支承在一可操纵驱动塔架或装置20(SDU)上，该驱动塔架具有一对可操纵轮22和24，这一对可操纵轮除控制装置或导向装置外，由电机以常规方式进行操纵。目前一般控制角隅跨臂或延伸梁18伸展和回缩的方法在于在装备有角隅跨臂的中心回转灌溉系统上，例如美国专利3,902,668上检测由沿SDU20所要求的路线埋设的导线发出的电场。为了实施这个方法，在枢轴12处使用一振荡器，以便在埋设的导线中产生低频信号，在SDU上安装一天线和信号处理电子装置，以检测由埋设导线发射出的电场，并确定SDU轮22和24适宜的操纵角度，轮22和24使SDU20保持在埋设导线顶部的上方。这种方法的不足之处是导线及其安装需要费用，以及辅助导线的断裂。正是在这种装备有常规的角隅跨臀的中心回转灌溉系统上应用了本发明的GPS导向系统。
在本发明中，利用GPS接收装置作为位置检测器开发了一种能为中心回转灌溉角隅跨臂提供精确导行的导向和控制系统。这个系统包括两个GPS装置(接收装置和天线)，两个基于“智能盒”(Smart boxes)的微处理器，一个通信线路[一般为由硬导线(hard-wired)连接的、从枢轴12至SDU20的RS-485差分总线(differential bus)]，和一个角度检测器，用以监测角隅跨臂可操纵轮的角度。更具体说，位于回转结构12处的GPS接收装置26最好是加拿大Marconi RTSTAR基准接收机，而位于SDU20处的的GPS接收装置最好是加拿大Marconi RTSTAR移动接收机。在枢轴12处的计算机30在运行上以常规方式与GPS接收装置26互相连接。GPS接收装置28最好与智能塔架盒(smart tower box)互相连接，而智能塔架盒则连接于采用一般设计的操纵角度检测器36上。智能塔架盒38是随选的，可以安置在LRDU16B处。
固定“基础”GPS接收装置26依据近似参考坐标进行程序设计。这里并不需要根据大地测量而来的精确坐标，因为所有位置信息对于作为参考的地球中心说都是相对的一在两个GPS接收装置26和28之间一而不是绝对的。由于基础GPS接收装置26每一分钟都在计算新的坐标(利用轨道GPS卫星提供的信息)，它将计算的坐标与参考坐标进行比较，以确定在即时码(immediate code)和载波相位(carrier phase)GPS信号方面的误差。然后将该误差传送到角隅跨臂可操纵驱动装置20处的智能盒32上。这“智能盒”32立即将这个数据传送到一通信口处，例如传送到“游动的”GPS接收装置28的辅助通信口处。利用这个校正的数据，游动的GPS接收装置28就能确定其天线相对于基础GPS接收装置26的天线的位置，其精确度为10～20厘米。利用该位置信息，“游动的”计算机32将全球坐标转换成地区坐标，并确定SDU20对于枢轴12的相对距离和相对角度。根据这个距离信息和角度信息，在SDU20处的智能盒32就能确定合宜的可操纵轮22和24的操纵角度，并由此对该两个可操纵轮进行控制。确定合宜的操纵角度涉及到一软件检查表，该表包含有理想的枢轴-SDU的距离，而该距离是基于枢轴-SDU的角度是从0.0到359.9的。计算的枢轴-SDU距离和理想的枢轴-SDU距离之间的差别(对应于流动的枢轴-SDU的角度)作为误差项被用在用于操纵轮22和24的Pl(比例积分，proportional-integral)控制循环(control loop)中。
软件检查表对于各场地说都是特定的，是在系统回转一周过程中确定的。在这个回转中，在正常运行中位于SDU20的智能盒32和GPS装置28将放置在LRDU16B，以确定在各LRDU角度位置处的枢轴-SDU距离。这是非常重要的，因为场技术极大地影响着水平相对的枢轴-SDU距离，后者应用于确定理想的SDU路线。在完成回转时，“游动的”智能盒32或个人计算机将应用所获得的位置数据来制出软件检查表。这个表是应用下述信息来制出的在每一个0.1度处的枢轴-SDU距离；角隅跨臂干态长度(即在系统中没有水)；角隅跨臂湿态长度；最大的东南西北场地尺寸；最大的和最小的允许角隅角度。另外，也需要提供对于场地中任何障碍物的位置数据(例如仓库或房子等)。在某些情况下，进行正向和反向的初始回转是重要的，以适宜地制作出软件检查表。
于是，当主梁在整个场地运行时，本发明的导向系统将调节SDU20的操纵角度，以便对于主梁在场地中每一个位置都能正确地确定出延伸梁相对于主梁的位置。
因此，可以清楚看到，本发明的导向系统已达到本发明所提出的目的。
权利要求
1．一自走式灌溉系统包括一主梁，该主梁以其内端绕一中心回转结构回转，并支承在多个自走式非操纵驱动塔架上，一延伸梁可转动地固紧在所述主梁的另外一端上，以便浇灌场地的角隅部位，一可操纵驱动塔架支承着所述延伸梁，它包含有一对可操纵轮，本系统改进在于用于可操纵驱动轮的操纵装置，以便导向可操纵驱动塔架，使其沿预定的路线运行，从而使延伸梁在主梁接近场地角隅部位时能回转地伸展进入该角隅部位，并使延伸梁在主梁离开场地的角隅部位时能回转地回缩；控制装置，用于控制所述可操纵驱动塔架驱动轮操纵装置的运行；所述控制装置包括一GPS接收装置和一计算机装置，所述计算机装置用以接收和处理按照主梁位置来的GPS信息，并确定对于目前主梁位置说最佳的、所述延伸梁可操纵驱动轮的操纵角度，并使可操纵驱动轮定位于最佳操纵角度处。
2．根据权利要求1所述的自走式灌溉系统，其特征在于所述GPS接收装置包括一位于中心枢轴处的第一GPS接收装置和一位于所述可操纵驱动塔架处的第二GPS接收装置。
3．根据权利要求2所述的自走式灌溉系统，其特征在于所述计算机装置包括一以软件为基础的检查表，它包含有理想的可操纵驱动塔架路线。
4．根据权利要求3所述的自走式灌溉系统，其特征在于所述计算机装置位于所述中心枢轴处。
5．根据权利要求3所述的自走式灌溉系统，其特征在于所述计算机装置位于所述可操纵驱动塔架处。
6．根据权利要求3所述的自走式灌溉系统，其特征在于当主梁回转时，从位于所述中心枢轴处和位于所述可操纵驱动塔架处的所述GPS接收装置所获得的位置信息为所述计算机装置所利用，以便确定可操纵驱动塔架对于主梁回转的精确相对位置。
全文摘要
一自走式灌溉系统包括一主梁,它以其内端绕一中心回转结构回转,并支承在多个自走式非操纵驱动塔架上。一延伸梁可转动地固紧在主梁的另外一端上,以便浇灌场地的角隅部位。一可操纵驱动塔架支承着延伸梁,它包含有一对可操纵轮。延伸梁的导向和控制是利用GPS接收装置作为位置检测器。本系统包括两个GPS装置,两个以计算机为基的智能盒,一从枢轴到可操纵驱动装置的通信导线,和一用来检测角隅跨臂可操纵轮角度的角度检测器。
文档编号G01S19/35GK1325619SQ0010774
公开日2001年12月12日 申请日期2000年5月25日 优先权日1998年12月2日
发明者文斯·G·西格尔, 约翰·A·查普曼 申请人:瓦尔蒙特工业股份有限公司