1、06农机作业农机作业GPS导航和自动驾驶导航和自动驾驶王王 熙熙 教授教授一、农机卫星导航系统作用一、农机卫星导航系统作用 农业机械（拖拉机、收获机、喷药机等），安装了农业机械（拖拉机、收获机、喷药机等），安装了GPSGPS卫星导航与自动驾驶系统卫星导航与自动驾驶系统, ,在差分在差分GPSGPS导航定位下导航定位下, ,可对农机可对农机田间行走作业进行精确引导。田间行走作业进行精确引导。卫星导航起垄作业现场卫星导航起垄作业现场卫星导航系统组成示意图卫星导航系统组成示意图二、农机卫星导航系统优点二、农机卫星导航系统优点1.1.农机作业直线度好，大幅度提高农机作业质量。农机作业直线度好，大幅度提
2、高农机作业质量。2.2.农机作业不重不漏农机作业不重不漏, ,提高了土地利用率。提高了土地利用率。卫星导航起垄直线度好，千米误差卫星导航起垄直线度好，千米误差2.5厘米厘米接合堑之间误差接合堑之间误差2.5厘米厘米 农机卫星导航系统优点农机卫星导航系统优点3.3.可以夜间作业，提高了机组作业效率和时间利用率，抢可以夜间作业，提高了机组作业效率和时间利用率，抢农时，在播种高产期作业。农时，在播种高产期作业。拖拉机夜间作业拖拉机夜间作业夜间播种作业夜间播种作业 农机卫星导航系统优点农机卫星导航系统优点4.4.不用划印器，减少农机零部件，使用操作方便。不用划印器，减少农机零部件，使用操作方便。划印器
3、放下（工作状态）划印器放下（工作状态）划印器收起划印器收起 为了保证播种时相邻为了保证播种时相邻行距的正确，播种机上安行距的正确，播种机上安装有划印器，作为机组行装有划印器，作为机组行进的依据。进的依据。 拖拉机中心线对准划印器行驶拖拉机中心线对准划印器行驶 农机卫星导航系统优点农机卫星导航系统优点5.5.农机自动驾驶，减轻了驾驶员劳动强度农机自动驾驶，减轻了驾驶员劳动强度 。 6. 对驾驶员技术水平要求降低，作业质量一致，作业标准对驾驶员技术水平要求降低，作业质量一致，作业标准化程度高。化程度高。农机作业质量高、标准一致农机作业质量高、标准一致减轻驾驶员劳动强度减轻驾驶员劳动强度三、卫星导航
4、在农机上的应用三、卫星导航在农机上的应用拖拉机拖拉机联合收割机联合收割机自走式喷药机自走式喷药机牧草收割机牧草收割机水稻插秧机水稻插秧机卫星导航设备卫星导航设备四、农机作业卫星导航系统分类四、农机作业卫星导航系统分类1.1.农机卫星导航辅助驾驶系统农机卫星导航辅助驾驶系统2.2.农机卫星导航自动驾驶系统农机卫星导航自动驾驶系统3.3.农机卫星导航无人驾驶系统农机卫星导航无人驾驶系统卫星导航起垄效果卫星导航起垄效果拖拉机卫星导航自动驾驶作业拖拉机卫星导航自动驾驶作业五、农机卫星导航辅助驾驶系统五、农机卫星导航辅助驾驶系统 农机作业卫星导航辅助驾驶系统为农机作业卫星导航辅助驾驶系统为GPS卫星导航
5、，人卫星导航，人工操纵驾驶。工操纵驾驶。 CASE 3200CASE 3200型自走式喷药机型自走式喷药机 2003 2003年友谊农场凯斯（年友谊农场凯斯（CASECASE）公司）公司 32003200型自走式喷药型自走式喷药机安装了美国天宝（机安装了美国天宝（TrimbleTrimble）公司卫星导航辅助驾驶系统。）公司卫星导航辅助驾驶系统。Trimble Trimble 差分差分GPSGPS系统系统 Trimble Trimble 差分差分GPSGPS系统由基站系统由基站GPSGPS接收机、数传发射接收机、数传发射电台、数传接收电台、电台、数传接收电台、GPSGPS天线、移动天线、移动G
6、PSGPS接收机组成。接收机组成。基站基站GPSGPS接收机接收机数传发射电台数传发射电台数传接收电台数传接收电台车载移动车载移动GPSGPS接收机接收机GPSGPS天线天线Trimble AG70Trimble AG70型型GPSGPS导航控制器导航控制器 Trimble AG70 Trimble AG70型型GPSGPS导航控制器用于读取数导航控制器用于读取数据卡中的数据，设置导据卡中的数据，设置导航线路，控制导航光靶航线路，控制导航光靶LEDLED的显示。的显示。Trimble GPSTrimble GPS导航光靶导航光靶 GPSGPS导航光靶导航光靶LEDLED显示器显示农机机车偏离预
7、定航线的显示器显示农机机车偏离预定航线的程度，中间绿色区域表示行走路线与预定航线吻合，两程度，中间绿色区域表示行走路线与预定航线吻合，两边红色区域表示偏离航线。边红色区域表示偏离航线。 JOHN DEEREJOHN DEERE自走式喷药机自走式喷药机 20032003年大西江农场约翰迪尔（年大西江农场约翰迪尔（JOHN DEEREJOHN DEERE）公司）公司47004700型型自走式喷药机安装有自走式喷药机安装有GPSGPS导航装置。通过导航装置。通过GPSGPS导航装置辅助驾导航装置辅助驾驶员，人工操纵控制喷药机行驶方向。驶员，人工操纵控制喷药机行驶方向。六、电机驱动方向盘自动驾驶系统六
8、、电机驱动方向盘自动驾驶系统 黑龙江垦区部分农场凯斯（黑龙江垦区部分农场凯斯（CASECASE）公司自走式喷药机安）公司自走式喷药机安装了装了GPSGPS卫星导航自动驾驶系统，应用于田间喷药作业，通过卫星导航自动驾驶系统，应用于田间喷药作业，通过控制电机摩擦轮驱动方向盘转动。控制电机摩擦轮驱动方向盘转动。电机摩擦轮驱动方向盘转动电机摩擦轮驱动方向盘转动农机卫星导航自动驾驶作业场景农机卫星导航自动驾驶作业场景电机驱动方向盘自动驾驶原理电机驱动方向盘自动驾驶原理TrimbleTrimble电机驱动方向盘自动驾驶视频电机驱动方向盘自动驾驶视频电动方向盘自动驾驶系统电动方向盘自动驾驶系统 2013年拓
9、普康公司、约翰迪尔公司电动方向盘自动驾年拓普康公司、约翰迪尔公司电动方向盘自动驾驶系统应用于大型拖拉机上。驶系统应用于大型拖拉机上。驾驶室内自动驾驶系统配置图驾驶室内自动驾驶系统配置图车载触控液晶显示器车载触控液晶显示器七、液压驱动转向自动驾驶系统七、液压驱动转向自动驾驶系统 通过控制转向液压系统液压油的流量和流向，控制拖通过控制转向液压系统液压油的流量和流向，控制拖拉机的行驶方向，确保拖拉机按照导航控制器设定的路线拉机的行驶方向，确保拖拉机按照导航控制器设定的路线行驶。行驶。 约翰迪尔拖拉机驾驶室内部配置约翰迪尔拖拉机驾驶室内部配置自动驾驶显示控制器自动驾驶显示控制器拖拉机卫星导航自动驾驶系
10、统组成拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成导航自动驾驶控制系统原理导航自动驾驶控制系统原理GPSGPS与车载液晶显示器与车载液晶显示器GPSGPS接收机接收机车载液晶显示器车载液晶显示器控制驱动器控制驱动器 控制驱动器控制驱动器 控制器收到实时定位信控制器收到实时定位信息后，方向传感器向控制器息后，方向传感器向控制器发送车轮的运动方向，控制发送车轮的运动方向，控制器根据器根据GPS卫星定位的坐卫星定位的坐标及车轮的转动情况，实时标及车轮的转动情况，实时向液压控制阀发送指令。向液压控制阀发送指令。车轮转角感应器与电磁比例阀车轮转角感应器与电磁比例阀 前轮转角传感器前轮转角传感器电液比例阀电液比例阀AB
11、AB线导航作业模式线导航作业模式曲线导航作业模式曲线导航作业模式自由导航作业模式自由导航作业模式JOHN DEERE 9520JOHN DEERE 9520橡胶履带拖拉机橡胶履带拖拉机JOHN DEERE “JOHN DEERE “星火星火”GPSGPS接收机接收机JOHN DEERE JOHN DEERE 拖拉机自动导航控制器拖拉机自动导航控制器JOHN DEERE JOHN DEERE 拖拉机自动驾驶视频拖拉机自动驾驶视频八、农机卫星导航系统应用八、农机卫星导航系统应用 2003年友谊农场建设年友谊农场建设GPS差分站，引进凯斯（差分站，引进凯斯（CASE）公司大型自走式喷药机，开展喷药机
12、卫星导航辅助驾驶试验公司大型自走式喷药机，开展喷药机卫星导航辅助驾驶试验示范。示范。友谊农场五分场二队友谊农场五分场二队GPSGPS差分站差分站CASECASE大型自走式喷药机大型自走式喷药机大西江农场大西江农场GPSGPS导航自动驾驶试验导航自动驾驶试验 2003 2003年大西江农场应用卫星数据链差分系统，开展拖年大西江农场应用卫星数据链差分系统，开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验拉机卫星导航自动驾驶试验。拖拉机卫星导航自动驾驶田间试验拖拉机卫星导航自动驾驶田间试验自动驾驶系统设备自动驾驶系统设备宝泉岭农场宝泉岭农场GPSGPS导航自动驾驶试验导航自动驾驶试验 2004 2004年宝泉岭农场建
13、立数传电台数据链年宝泉岭农场建立数传电台数据链RTKRTK差分系统，差分系统，开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。大型轮式拖拉机田间导航自动驾驶试验大型轮式拖拉机田间导航自动驾驶试验RTKRTK差分站设备差分站设备八五二农场八五二农场GPSGPS导航自动驾驶试验导航自动驾驶试验 2004 2004年八五二农场建立数传电台数据链年八五二农场建立数传电台数据链RTKRTK差分系统，差分系统，开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范开展拖拉机卫星导航自动驾驶试验示范。橡胶履带式拖拉机田间导航自动驾驶试橡胶履带式拖拉机田间导航自动驾驶试验验RTK差分信号发射天线（差分信号
14、发射天线（45米高）米高）八五二农场八五二农场GPSGPS导航作业视频导航作业视频友谊农场农机友谊农场农机GPSGPS导航自动驾驶示范导航自动驾驶示范 2008 2008年友谊农场建立无线移动网络年友谊农场建立无线移动网络RTKRTK差分系统，开展差分系统，开展拖拉机卫星导航自动驾驶示范。拖拉机卫星导航自动驾驶示范。安装有自动驾驶系统的拖拉机安装有自动驾驶系统的拖拉机无线网络差分系统服务器机柜无线网络差分系统服务器机柜黑龙江垦区农机黑龙江垦区农机GPSGPS导航系统应用导航系统应用 2010 2010年黑龙江垦区大范围推广应用拖拉机自动驾驶系年黑龙江垦区大范围推广应用拖拉机自动驾驶系统，统，2
15、0132013年黑龙江垦区大型拖拉机基本上都安装了自动驾年黑龙江垦区大型拖拉机基本上都安装了自动驾驶系统，并开始在国产拖拉机上安装自动驾驶系统。驶系统，并开始在国产拖拉机上安装自动驾驶系统。黑龙江垦区农机收获及深松作业机群联合作业黑龙江垦区农机收获及深松作业机群联合作业国内农机卫星导航系统研究情况国内农机卫星导航系统研究情况 华南农业大学、中国农机研究院、中科院沈阳自动化研究华南农业大学、中国农机研究院、中科院沈阳自动化研究所、国家农业信息化工程技术研究中心等单位研究开发了农所、国家农业信息化工程技术研究中心等单位研究开发了农机卫星导航系统。机卫星导航系统。北大荒精准农业农机中心进行调试北大荒
16、精准农业农机中心进行调试北大荒精准农业农机中心北大荒精准农业农机中心GPSGPS差分站差分站中国农机研究院卫星导航系统中国农机研究院卫星导航系统 中国农机研究院研发了农机卫星导航系统，安装在插秧机中国农机研究院研发了农机卫星导航系统，安装在插秧机上，进行水田插秧试验。上，进行水田插秧试验。沈阳自动化所卫星导航系统沈阳自动化所卫星导航系统 中科院沈阳自动化研究所研发了农机卫星导航系统，安装中科院沈阳自动化研究所研发了农机卫星导航系统，安装在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间喷药试验。在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间喷药试验。华南农业大学卫星导航系统华南农业大学卫星导航系统 华南农业大学研发了农机卫星
17、导航无人驾驶系统，安装华南农业大学研发了农机卫星导航无人驾驶系统，安装在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间旋耕试验。在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间旋耕试验。卫星导航无人驾驶系统卫星导航无人驾驶系统 华南农业大学研制出农机无人驾驶自动控制系统，并安装华南农业大学研制出农机无人驾驶自动控制系统，并安装在国产拖拉机上，取得比较好的试验效果。在国产拖拉机上，取得比较好的试验效果。卫星导航无人驾驶视频卫星导航无人驾驶视频（华南农大）（华南农大）九、农机卫星导航技术发展九、农机卫星导航技术发展 农机作业卫星导航技术发展，向水稻插秧机、农机无人驾农机作业卫星导航技术发展，向水稻插秧机、农机无人驾驶、多机协同导航作业等方向发展。驶、多机协同导航作业等方向发展。水稻插秧机卫星导航试验水稻插秧机卫星导航试验多机协同卫星导航作业多机协同卫星导航作业芬特拖拉机卫星导航双机作业视频芬特拖拉机卫星导航双机作业视频 单单 位：黑龙江八一农垦大学工程学院位：黑龙江八一农垦大学工程学院 地地 址：黑龙江省大庆市开发区址：黑龙江省大庆市开发区 电电 话：话：0459-68192240459-6819224 Email Email： 联系人：王联系人：王 熙熙 谢 谢
