一种果园履带拖拉机导航控制系统
技术领域
本实用新型涉及果园机械导航领域，具体涉及一种果园履带拖拉机导航控制系统。
背景技术
我国是世界上第一大水果生产国，水果产业是农业增收的重要产业之一，但是目前我国果园经济效益大多来自处于淘汰边缘的老果园；同时，依靠传统人工作业方式生产效率低，亟需引入具有自主导航功能的果园机械。导航关键技术主要包括：环境感知、路径规划和运动控制，但老果园受限于果树种植条件，预先设定的导航路径相对于果树行距中心有一定偏差，在一定程度上导致果园内导航作业效果不理想。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种果园履带拖拉机导航控制系统。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种果园履带拖拉机导航控制系统，包括动力系统、感知系统、数据传输系统和控制系统。
具体的，所述动力系统包括柴油发动机；所述感知系统包括GNSS移动站、移动站天线、GNSS基站、基站天线、2D激光雷达；所述数据传输系统包括数传电台Ⅰ、电台天线Ⅰ、数传电台Ⅱ和电台天线Ⅱ；所述控制系统包括PC端控制器、Arduino Mega 2560控制板、电磁阀、液压系统。
其特征在于：所述柴油发动机、GNSS移动站、移动站天线、2D激光雷达、数传电台Ⅰ、电台天线Ⅰ、Arduino Mega 2560控制板，电磁阀，液压系统安装在果园履带拖拉机上，其中，移动站天线与GNSS移动站相连，GNSS移动站、2D激光雷达、Arduino Mega 2560控制板与数传电台Ⅰ相连，电磁阀与Arduino Mega 2560控制板相连；GNSS基站、基站天线、PC端控制器、数传电台Ⅱ和电台天线Ⅱ位于果园履带拖拉机作业时50m范围内，其中基站天线与GNSS基站相连，电台天线Ⅱ与数传电台Ⅱ相连，数传电台Ⅱ与PC端控制器相连。
所述的柴油发动机为果园履带拖拉机提供前进动力；所述 GNSS基站将观测达到的卫星数据，通过基站天线实时发送出去，安装在果园履带拖拉机上的GNSS移动站在接收卫星数据的同时，也通过移动站天线接收来自GNSS基站的数据，通过对收到的信号进行处理，给出履带拖拉机的位置信息；所述2D激光雷达不断对果园履带拖拉机周围的环境进行扫描，当碰到障碍物时，激光脉冲产生反射，2D激光雷达接收反射信号形成对周围环境的探测结果；果园履带拖拉机位置信息和2D激光雷达对周围的探测结果通过数据传输系统发送给PC端控制器；所述PC端控制器对2D激光雷达的扫描结果进行处理，并实时规划果树行内作业路径，同时，对比果园履带拖拉机当前位置相对于规划作业路径的偏差，给出果园履带拖拉机行驶控制命令；行驶控制命令通过数据传输系统发送至安装在拖拉机上的ArduinoMega 2560控制板，Arduino Mega 2560控制板控制电磁阀，进而控制液压系统，进一步控制果园履带拖拉机转向实现规划路径跟踪。
本实用新型的有益效果为：根据本实用新型，利用2D激光雷达对拖拉机周围环境进行扫描，GNSS导航设备获取拖拉机位置信息，PC端控制器根据2D激光雷达扫描结果实时规划作业路径，比较拖拉机当前位置与规划路径偏差，给出控制命令；安装在拖拉机上的Arduino Mega 2560控制板控制电磁阀，进而控制液压系统，进一步控制拖拉机转向实现规划路径跟踪；拖拉机和PC端控制器间使用数传电台进行通信，能够有效提高履带拖拉机在老果园内的导航作业效果，实用价值高，有较强的推广与应用价值。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种果园履带拖拉机导航控制系统的结构示意图。
图中：1.柴油发动机、2.液压系统、3.电磁阀、4.Arduino Mega 2560控制板、5.电台天线Ⅰ、6.数传电台Ⅰ、7. 电台天线Ⅱ、8. 数传电台Ⅱ、9.PC端控制器、10.GNSS移动站、11.移动站天线、12.基站天线、13.GNSS基站、14.2D激光雷达。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步详细说明：如图1所示，一种果园履带拖拉机导航控制系统，包括动力系统、感知系统、数据传输系统和控制系统；所述动力系统包括柴油发动机(1)；所述感知系统包括GNSS移动站(10)、移动站天线(11)、GNSS基站(13)、基站天线(12)、2D激光雷达(14)；所述数据传输系统包括数传电台Ⅰ(6)、电台天线Ⅰ(5)、数传电台Ⅱ(8)和电台天线Ⅱ(7)；所述控制系统包括PC端控制器(9)、Arduino Mega 2560控制板(4)、电磁阀(3)、液压系统(2)。
其特征在于：所述柴油发动机(1)、液压系统(2)、电磁阀(3)、Arduino Mega 2560控制板(4)、电台天线Ⅰ(5)、数传电台Ⅰ(6)、GNSS移动站(10)、移动站天线(11)、2D激光雷达(14)安装在果园履带拖拉机上，其中，移动站天线(11)与GNSS移动站(10)相连，GNSS移动站(10)、2D激光雷达(14)、Arduino Mega 2560控制板(4)与数传电台Ⅰ(6)相连，电磁阀(3)与Arduino Mega 2560控制板(4)相连；GNSS基站(13)、基站天线(12)、PC端控制器(9)、数传电台Ⅱ(8)和电台天线Ⅱ(7)位于果园履带拖拉机作业时50m范围内，其中基站天线(12)与GNSS基站(13)相连，电台天线Ⅱ(7)与数传电台Ⅱ(8)相连，数传电台Ⅱ(8)与PC端控制器(9)相连。
本实用新型公开一种果园履带拖拉机导航控制系统，所述的柴油发动机(1)为果园履带拖拉机提供前进动力；所述 GNSS基站(13)将观测达到的卫星数据，通过基站天线(12)实时发送出去，安装在果园履带拖拉机上的GNSS移动站(10)在接收卫星数据的同时，也通过移动站天线(11)接收来自GNSS基站(13)的数据，通过对收到的信号进行处理，给出履带拖拉机的位置信息；所述2D激光雷达(14)不断对果园履带拖拉机周围的环境进行扫描，当碰到障碍物时，激光脉冲产生反射，2D激光雷达(14)接收反射信号形成对周围环境的探测结果；果园履带拖拉机位置信息和2D激光雷达(14)对周围的探测结果通过数传电台Ⅰ(6)、电台天线Ⅰ(5)发送出去，PC端控制器(9)通过数传电台Ⅱ(8)和电台天线Ⅱ(7)接收果园履带拖拉机位置信息和2D激光雷达(14)对周围的探测结果；所述PC端控制器(9)对2D激光雷达(14)的扫描结果进行处理，并实时规划果树行内作业路径，同时，对比果园履带拖拉机当前位置相对于规划作业路径的偏差，给出果园履带拖拉机行驶控制命令；行驶控制命令通过数传电台Ⅱ(8)和电台天线Ⅱ(7)发送出去，安装在拖拉机上的Arduino Mega 2560控制板(4)通过数传电台Ⅰ(6)、电台天线Ⅰ(5)接收果园履带拖拉机行驶控制命令，ArduinoMega 2560控制板(4)控制电磁阀(3)，进而控制液压系统(2)，进一步控制果园履带拖拉机转向实现规划路径跟踪。
上面以具体实施方式予以说明本实用新型的结构与工作原理，本实用新型并不局限于以上实施例，根据上述的说明内容，凡在本实用新型精神与原则之上所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
