农业机械自动导航定位定向装置的制作方法

本实用新型涉及一种农机自动导航的精准定位定向装置，属于农业智能装备领域。

背景技术：

随着我国高新技术的应用和电子信息技术的发展，以及现代化精细农业的要求和农机科技技术的迅速发展。农机GPS卫星定位和自动导航驾驶已成为现代化大农业的一个重要组成部分。在播种、施肥、洒药、收获、整地、起垄等许多农机作业项目上发挥着重要的作用，并有着广阔的发展前景。农业机械自动导航精准定位定向装置的概念为精准农业，是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得更好经济效益和环境效益。

农业机械自动导航精准定位定向装置是精准农业农机自动导航驾驶系统。精准农业广泛采用了GPS系统用于信息获取和实施的准确定位。为了提高精度广泛采用了DGPS(Differential Global Positioning System)技术，即所谓“差分校正全球卫星定位技术”。它的特点是定位精度高，速度快。根据不同的目的可自由选择不同精度的GPS系统。精准农业北斗农机自动导航驾驶系统地理信息系统息GIS。精准农业离不开GIS(GeographicalInformation System)的技术支持，它是构成农作物精准管理空间信数据库的有力工具，田间信息通过GIS系统予以表达和处理，是精准农业实施的重要。农业机械自动导航精准定位定向装置遥感系统RS。遥感技术(Remote Sensing)是精准农业田间信息获取的关键技术，为精准农业提供农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异信息的技术要求。农业机械自动导航精准定位定向装置运用GNSS全球卫星导航系统，主要包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统,其中评定系统性能主要有四个技术指标。可用性：用户使用该系统做导航定位的正常运行时间；精度：该系统测得的运动载体在航位置与真实位置的差异；完好性：该系统不能用于导航定位的告警能力；连续性：该系统在一个导航周期内出现间隔导航的概率。

而目前，根据这四个技术指标，能很好满足性能要求指标的是GPS和GLONASS导航系统。现阶段，双天线定位定向主要是单系统GPS,尽管采用的是双频，单系统的缺点是定位慢，精度低，可用性差，没有双系统的稳定。

有鉴于此特提出本专利申请。

技术实现要素：

本实用新型所述的农业机械自动导航定位定向装置，其设计目的在于解决上述现有技术存在的问题而采用GPS和GLONASS双系统用于信息获取与实施，通过将双频信号分路以具备实时单点定位、双频定向与测速、以及授时功能等功能，从而达到克服单系统缺点、提高定位定向精准度的设计目的。

为实现上述设计目的，所述的农业机械自动导航定位定向装置，包括RTK基准站，司南K728GNSS板卡移动站，中心控制模块，接收天线，电源转换模块和有源功分器模块；

所述的RTK基准站采用北斗星通北斗天璇C200-AT，基准站电台采用华信外置单发射数传电台U202；

所述的中心控制模块采用STM32F407ZGT6芯片；

所述的司南K728GNSS板卡移动站，具有支持GNSS的双天线输入模块、支持GPS L1/L2、GLONASS G1/G2三系统双频信号定位定向模块；

所述的天线包括主天线和从天线。

如上述基本方案，本申请在现有单系统主天线的基础上，增加了从天线的硬件结构。通过从天线、基准站电台与司南K728GNSS板卡移动站之间的连接，接收到基准站无线透传差分数据，实现双系统(GPS+GLONASS)和双频(L1/L2)。再通过有源功分器将GPS和GLONASS的(L1/L2)双频信号分路，从而具备实时地单点定位，双频定向，测速以及授时功能，从而能够精准地进行定位与定向。

进一步的改进与优化方案是，所述司南K728GNSS板卡移动站的输出端与所述电源转换模块的输出端，分别连接中心控制模块的输入端。

所述中心控制模块的输出端通过串口模块连接于上位机。

综上，本申请农业机械自动导航定位定向装置具有的优点是，实现了基于双系统的数据信息获取与实施，系统整体运行稳定，实施效率较高；通过将双频信号分路，从而具备了实时地单点定位、双频定向与测速、以及授时功能等功能，从而提高了定位定向的精准度。

附图说明

图1是本申请农业机械自动导航定位定向装置的示意图；

图2是定位定向实施数据处理示意图；

图3是司南K728GNSS板卡移动站的RS232通讯模块与中心控制模块连接图；

图4是司南K728GNSS板卡移动站的网络连接图；

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1，如图1，所述的农业机械自动导航定位定向装置，包括有RTK基准站，司南K728GNSS板卡移动站，中心控制模块，接收天线，电源转换模块和有源功分器模块。其中，

所述的RTK基准站采用北斗星通北斗天璇C200-AT，基准站电台采用华信外置单发射数传电台U202；

所述的中心控制模块采用STM32F407ZGT6芯片；

所述的司南K728GNSS板卡移动站，具有支持GNSS的双天线输入模块、支持GPS L1/L2、GLONASS G1/G2三系统双频信号定位定向模块；

所述的天线包括主天线和从天线。

所述司南K728GNSS板卡移动站的输出端与所述电源转换模块的输出端，分别连接中心控制模块的输入端。

所述中心控制模块的输出端通过串口模块连接于上位机。

主天线连接有源功分器模块的输入端，有源功分器模块的输出端和从天线分别连接GPS板卡模块的输入端，GPS板卡模块输出端和电源转换模块分别连接中心控制模块；中心控制模块和GPS板卡模块分别通过RS-232接口连接上位机。

中心控制模块采用STM32F407ZGT6的嵌入式芯片，STM32F407ZGT6系列芯片采用哈佛总线结构，能够扩展多种接口，应用领域广泛。

主天线和从天线接收相同的卫星信号，主天线卫星信号用来实现定位功能，从天线在主天线定位的基础上实现定向功能，主天线与有源功分器模块连接，通过有源功分器模块将GPS和GLONASS的双频信号分路，有源功分器模块将GPS和GLONASS的双频信号分为多路。

结合以上附图，有源功分器将主天线信号的GPS和GLONASS的双频信号通过10路输出接口进行信号输出。10路输出信号连接多个卫星接收机，用来辅助测算目标到卫星的距离，从而有助于定位精确，有源功分器经过多倍放大后输出确保信号完全完整不丢失，利用多路输出实现定向的准确。电源模块的电源转换芯片部分电路，包括电源转换芯片，极性电容，极性电容并联，接在电源转换芯片的电源输入端和地之间；电容串联在电源转换芯片的电源输入端和5V电压输出端之间；采用URB2405芯片作为电源转换芯片，模块将输入电源转换成5V，给中心控制模块供电。

在图3中，MAX232芯片是专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路，使用+5V单电源供电。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路，由引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6和4只电容构成。功能是产生+12V和-12V两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道，由引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14构成两个数据通道。COM RXD-PC连接COM TXD,COM TXD-PC连接COM RXD。电源转换芯片将26V电源转换成5V电源，给中心控制模块供电，使其正常运行。

在图4中，ETH TD-与TXP连接，ETH_TD-与TXN连接，ETH RD-与RXP连接,ETH_TD-与RXN连接，GND接地。引脚9连接电源指示灯，引脚10串联一个1K电阻和LED SPD灯，此LED SPD灯为数据传送指示灯。引脚11串联一个2K电阻和LED DET灯,此LED DET灯为数据包错误指示灯。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。