一种无人化农用机械智能控制系统的制作方法

1.本发明涉及农用智能控制技术领域，具体为一种无人化农用机械智能控制系统。


背景技术：

2.随着田地的整合，将小块地逐渐被大块承包，对于耕地设备的也需要进行适应性改进，将原有的小型机械逐渐变为效率较高、智能化较高和价格较高的大型机械，为了降低人的劳动，市场上出现了无人化农用设备，用于实现对田地进行自动化耕种。
3.在申请号为201710462277.x的专利文件中，公开了一种农用智能耕地系统的耕地控制方法及控制系统，并具体公开了集成有环境描述、自主决策和规划、行为控制等多种功能于一体的集成系统，适合复杂的地形环境和恶劣的气候条件下工作。
4.在上述技术方案中，农用耕地机械在正常无人化工作时，由于耕地的范围太大，无人化机械会在外力影响作用下产生偏移，例如强风天气，会使得无人化机械的位置产生改变，同时无人化机械通常采用gps系统作为定位模块，但是gps对于精准定位会出现卡顿，导致无人化机械的作用方向产生偏移，从而对于耕种的范围会出现遗漏状态。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供了一种无人化农用机械智能控制系统。
6.本发明所解决的技术问题为：解决现有技术中，由于gps系统在使用时由于信号会出现不平稳的状态情况下，无人机械的定位给出现卡顿，导致无人机械的作用方向产生偏移的问题。
7.本发明可以通过以下技术方案实现：一种无人化农用机械智能控制系统，包括gps模块、位置校验模块和位置更新模块，所述gps模块和位置校验模块通过判断模块进行数据处理；
8.所述gps模块用于获取实时获取gps信号，通过gps信号获取当前机械的坐标信息，将此坐标信息记录为标准坐标，将标准坐标记录在判断模块中；
9.所述位置校验模块用于获取机械的行走方向和行走距离，将起始位置定义为原点，获取原点的坐标，根据原点的坐标、行走方向和行走距离，得到机械的即时位置，记录即时位置坐标，将即时位置坐标记录在判断模块中；
10.所述判断模块通过设置取样周期，在每个取样周期内对标准坐标和即时位置坐标进行校验，判断机械的偏移程度，对机械的行走方向和行走速度进行数值补偿；
11.所述位置更新模块通过将即时位置坐标记载为当前位置，在取样周期内，通过标准坐标对当前位置的即时位置坐标进行更正。
12.本发明的进一步技术改进在于：所述位置校验模块的具体获取步骤为：
13.获取机械在起始位置的坐标，记录为z0，所述机械的行走方向进行定义，根据机械的行走方向和行走的速度，记录单位时间内机械的坐标变化值，得到机械的当前理论坐标zt；
14.根据数值补偿的补偿参数，对理论坐标zt进行补偿，得到即时位置坐标。
15.本发明的进一步技术改进在于：所述判断模块的具体判断步骤为：
16.设定取样周期t1，在取样周期内获取标准坐标zb和即时位置坐标zt，计算得到偏移数值k，判断k的大小，若k》预警阈值，则表明偏移数值过大，调整取样周期t1的取样周期数值；
17.若k《预警阈值，则表明偏移数值在可控范围内，根据公式b＝α
×
k得到取样周期内的补偿参数，将补偿参数补偿到即时位置坐标上，ba为实时补偿数值，t为取样周期内的机械行走时间，α为设定参数。
18.本发明的进一步技术改进在于：所述位置更新模块的更新步骤为：获取上个取样周期时的标准坐标和上个取样周期的补偿参数，将标准坐标记录为当前取样周期的即时位置坐标，根据补偿参数对即时位置坐标进行更新，得到与补偿参数相关的即时位置坐标。
19.本发明的进一步技术改进在于：还包括方向指针校正模块，所述方向指针校正模块用于在每一个取样周期内获取gps模块的方向指针，对机械内的方向指针进行校正；在gps模块的方向指针信号不稳定时，机械获取田地里的定位标识，通过红外线发射和标识，得到精准的机械内的指针方向，根据机械内的指针方向对机械的前进角度进行变更。
20.本发明的进一步技术改进在于：还包括规划模块，所述规划模块用于获取耕种规模，根据预定的耕种速度得到预计的耕种时间，根据取样时间内的机械行走距离，得到取样时间内的实际耕种规模，得到变化的预计耕种时间，将预计耕种时间通过通信模块发送到用户端。
21.本发明的进一步技术改进在于：所述规划模块获取机械状态，根据耕种的规模和机械状态进行匹配，判断机械状态的可运行时间，将可运行时间和预计耕种时间进行比较，得到状态补充时间，将状态补充时间作为预警标记。
22.本发明的进一步技术改进在于：还包括人工干涉模块，所述人工干涉模块用于获取机械的标准坐标，判断标准坐标的位置数据在设定时间内是否出现移动，若标准坐标在设定时间内没有变化，得到坐标异常值n1；
23.人工干涉模块获取机械的机械状态，得到机械状态的可运行时间，根据可运行时间的变化，判断可运行时间是否出现异常，得到时间异常值n2；
24.人工干涉模块获取机械的信号强度，得到信号强度异常值n3；
25.根据公式xp＝a1
×
n1+a2
×
n2+a3
×
n3得到异常标准xp，根据异常标准xp的大小判断是否需要人工干涉，若xp大于范围阈值，则发送人工干涉信号，用户端收到人工干涉信号，发送停止信号，对机械进行停止。
26.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
27.1、本技术包括gps模块获取机械的当前位置坐标信息，得到标准坐标，随后通过位置校验模块根据机械的前进方向和行走距离，得到机械的即时位置坐标，从而将标准坐标和即时位置坐标进行比对，判断机械是否出现偏移，根据机械是否出现偏移得到环境对机械的影响，随后通过判断模块和位置更新模块的作用，对机械的位置进行补偿，随后对机械的位置进行重新更新，从而能够在恶劣环境作用下，根据对位置校验模块中的数据进行补偿，从而能够在gps模块出现卡顿时，可以根据位置校验模块判断机械的精准位置，从而能
够解决现有技术中由于gps出现卡顿时，机械方向偏移的问题。
28.2、本技术通过采用方向指针校正模块，即在取样周期内获取gps模块的方向指针，对机械内的方向指针进行校正，保证机械内的方向指正较为精准，从而能够确保机械的行走方向较为稳定，当gps模块的信号不稳定时，可以根据红外线的发射和标识，对田地里的定位标识进行获取，从而得到精准的机械内的指针方向，根据机械内的方向指针对机械的前进角度进行表更，使得在gps信号不稳定时，也能够对机械的前进方向进行校准，避免机械的前进方向出现偏差。
附图说明
29.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
30.图1为本发明的系统原理框图。
具体实施方式
31.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
32.请参阅图1所示，一种无人化农用机械智能控制系统，包括gps模块、位置校验模块和位置更新模块，gps模块和位置校验模块通过判断模块进行数据处理；其中gps模块是发送gps信号，通过将gps信号对机械进行定位，具体如下：
33.gps模块安装在机械上，其中gps模块用于获取实时获取gps信号，通过gps信号获取当前机械的坐标信息，将该坐标信息进行存储在临时存储单元中，将此坐标信息记录为标准坐标，随后将临时存储单元标记在判断模块中，利用判断模块获取标准坐标值；
34.随后位置校验模块用于根据机械的前进方向，获取机械的前进距离，即位置校验模块用于获取机械的行走方向和行走距离，将起始位置定义为原点，获取原点的坐标，根据原点的坐标、行走方向和行走距离，得到机械的即时位置，记录即时位置坐标，将即时位置坐标记录在判断模块中，此过程中，即时位置坐标是根据原点的坐标加上机械行走时的行走距离，对坐标进行实时变更，得到机械的即时位置坐标，将利用判断模块获取即时位置坐标；
35.判断模块通过设置取样周期，即取样周期定义为t，在每个取样周期内对标准坐标和即时位置坐标进行校验，即在每个取样周期t内，获取同一时间点的标准坐标和即时位置坐标，根据标准坐标和即时位置坐标的数值，判断机械的偏移程度，即在当前环境下，机械受环境影响，例如风力、信号干扰等的影响产生的位置偏移程度，对机械的行走方向和行走速度进行数值补偿，确保在下一个周期内，机械所受的偏移程度适当性的降低；
36.位置更新模块通过将即时位置坐标记载为当前位置，在取样周期t内，通过标准坐标对当前位置的即时位置坐标进行更正，即gps的定位结果是相对较为准确的，一旦获取gps的定位结果，就可以对机械的位置进行更正，此过程能够保证机械的位置在gps的定位监控作用下，较为精准。
37.即此过程中，通过利用标准坐标实现对机械位置的精准定位，在精准定位时，通过利用判断模块对位置校验模块中的即时位置坐标的参数进行补偿，在使用过程中，一旦gps模块的信号难以捕捉时，通过即时位置坐标的作用，对机械的前进方向和前进速度进行更
正，从而能够对机械的前进进行控制，确保根据即时位置坐标，也能够实现机械的自动化运行，保证机械的运行精准程度。
38.位置校验模块的具体获取步骤为：获取机械在起始位置的坐标，记录为z0，机械的行走方向进行定义，根据机械的行走方向和行走的速度，记录单位时间内机械的坐标变化值，得到机械的当前理论坐标zt；根据数值补偿的补偿参数，对理论坐标zt进行补偿，得到即时位置坐标。
39.此过程中若gps模块的信号难以捕捉时，通过即时位置坐标控制机械的行走方向和行走速度，从而机械能够在恶劣环境下，沿着既定的路线进行农业生产，避免产生遗漏的情况。
40.判断模块的具体判断步骤为：设定取样周期t1，在取样周期内获取标准坐标zb和即时位置坐标zt，计算得到偏移数值k，判断k的大小，若k》预警阈值，则表明偏移数值过大，调整取样周期t1的取样周期数值；若k《预警阈值，则表明偏移数值在可控范围内，根据公式b＝α
×
k得到取样周期内的补偿参数，将补偿参数补偿到即时位置坐标上，ba为实时补偿数值，t为取样周期内的机械行走时间，α为设定参数。
41.根据上述判断模块的判断步骤，首先根据标准坐标和即时位置坐标进行比对，判断标准坐标和即时位置坐标是否出现偏移，用于将环境对机械的移动方向和移动距离的影响进行判断，得到补偿参数，从而能够将即时位置坐标的移动坐标进行校准，保证即时位置坐标的精准程度，在gps出现问题时，根据即时位置坐标的移动，保证机械的正常移动。
42.位置更新模块的更新步骤为：获取上个取样周期时的标准坐标和上个取样周期的补偿参数，将标准坐标记录为当前取样周期的即时位置坐标，根据补偿参数对即时位置坐标进行更新，得到与补偿参数相关的即时位置坐标。
43.还包括方向指针校正模块，其中方向指针指的是机械移动方向的方向指针，即方向指针校正模块用于在每一个取样周期内获取gps模块的方向指针，对机械内的方向指针进行校正，能够控制机械的移动方向，根据其标准坐标和即时位置坐标控制机械的移动方向，避免机械行走出现偏移导致的作业遗漏情况发生；在田地里面设置有多组定位标识，其中定位标识用于对机械的位置进行精准定位，以及对机械的方向指针进行校正，具体的，在gps模块的方向指针信号不稳定时，机械获取田地里的定位标识，通过红外线发射和标识，得到精准的机械内的指针方向，根据机械内的指针方向对机械的前进角度进行变更。
44.还包括规划模块，其中规划模块用于对机械的作用速度和作用规模等进行规划，规划模块用于获取耕种规模，根据预定的耕种速度得到预计的耕种时间，根据取样时间内的机械行走距离，得到取样时间内的实际耕种规模，得到变化的预计耕种时间，将预计耕种时间通过通信模块发送到用户端，其中用户端会获取还需要耕种的时间，从而能够根据耕种的时间进行规划。
45.规划模块获取机械状态，根据耕种的规模和机械状态进行匹配，其中机械状态包括机械的油量等状态，以及机械工作时间和休息时间，维持机械的可持续工作，即此过程中判断机械状态的可运行时间，将可运行时间和预计耕种时间进行比较，得到状态补充时间，将状态补充时间作为预警标记，超过状态补充时间，即在工作时，油量的使用低于一定的状
态时，或者机械需要休息时，此时超过状态补充时间，就会得到预警标记，此预警标记会提醒用户端需要对机械进行暂停，需要对机械进行整修。
46.还包括人工干涉模块，人工干涉模块是在机械状态异常时，通过发送信号，通知用户端对机械进行状态检修，此过程中，人工干涉模块用于获取机械的标准坐标，判断标准坐标的位置数据在设定时间内是否出现移动，若标准坐标在设定时间内没有变化，即机械无规则暂停时，得到坐标异常值n1；随后人工干涉模块获取机械的机械状态，得到机械状态的可运行时间，根据可运行时间的变化，判断可运行时间是否出现异常，即当机械的油液用完时，或者机械出现故障时，或者机械的运行时间达到阈值时，得到时间异常值n2；人工干涉模块获取机械的信号强度，得到信号强度异常值n3，此处的信号强度指的是，机械是否长时间处于信号断开的状态，若机械的信号极其微弱，长时间信号断开，短时间内信号闭合时，则判断信号强度异常n3；随后根据公式xp＝a1
×
n1+a2
×
n2+a3
×
n3得到异常标准xp，根据异常标准xp的大小判断是否需要人工干涉，若xp大于范围阈值，则发送人工干涉信号，用户端收到人工干涉信号，发送停止信号，对机械进行停止，随后人工根据机械的即时位置坐标进行寻找，寻找机械，对机械进行人工维修。
47.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于：包括gps模块、位置校验模块和位置更新模块，所述gps模块和位置校验模块通过判断模块进行数据处理；所述gps模块用于获取实时获取gps信号，通过gps信号获取当前机械的坐标信息，将此坐标信息记录为标准坐标，将标准坐标记录在判断模块中；所述位置校验模块用于获取机械的行走方向和行走距离，将起始位置定义为原点，获取原点的坐标，根据原点的坐标、行走方向和行走距离，得到机械的即时位置，记录即时位置坐标，将即时位置坐标记录在判断模块中；所述判断模块通过设置取样周期，在每个取样周期内对标准坐标和即时位置坐标进行校验，判断机械的偏移程度，对机械的行走方向和行走速度进行数值补偿；所述位置更新模块通过将即时位置坐标记载为当前位置，在取样周期内，通过标准坐标对当前位置的即时位置坐标进行更正。2.根据权利要求1所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，所述位置校验模块的具体获取步骤为：获取机械在起始位置的坐标，记录为z0，所述机械的行走方向进行定义，根据机械的行走方向和行走的速度，记录单位时间内机械的坐标变化值，得到机械的当前理论坐标zt；根据数值补偿的补偿参数，对理论坐标zt进行补偿，得到即时位置坐标。3.根据权利要求2所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，所述判断模块的具体判断步骤为：设定取样周期t1，在取样周期内获取标准坐标zb和即时位置坐标zt，计算得到偏移数值k，判断k的大小，若k>预警阈值，则表明偏移数值过大，调整取样周期t1的取样周期数值；若k<预警阈值，则表明偏移数值在可控范围内，根据公式b＝α
×
k得到取样周期内的补偿参数，将补偿参数补偿到即时位置坐标上，ba为实时补偿数值，t为取样周期内的机械行走时间，α为设定参数。4.根据权利要求1所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，所述位置更新模块的更新步骤为：获取上个取样周期时的标准坐标和上个取样周期的补偿参数，将标准坐标记录为当前取样周期的即时位置坐标，根据补偿参数对即时位置坐标进行更新，得到与补偿参数相关的即时位置坐标。5.根据权利要求1所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，还包括方向指针校正模块，所述方向指针校正模块用于在每一个取样周期内获取gps模块的方向指针，对机械内的方向指针进行校正；在gps模块的方向指针信号不稳定时，机械获取田地里的定位标识，通过红外线发射和标识，得到精准的机械内的指针方向，根据机械内的指针方向对机械的前进角度进行变更。6.根据权利要求1所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，还包括规划模块，所述规划模块用于获取耕种规模，根据预定的耕种速度得到预计的耕种时间，根据取样时间内的机械行走距离，得到取样时间内的实际耕种规模，得到变化的预计耕种时间，将预计耕种时间通过通信模块发送到用户端。
7.根据权利要求6所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，所述规划模块获取机械状态，根据耕种的规模和机械状态进行匹配，判断机械状态的可运行时间，将可运行时间和预计耕种时间进行比较，得到状态补充时间，将状态补充时间作为预警标记。8.根据权利要求1所述的一种无人化农用机械智能控制系统，其特征在于，还包括人工干涉模块，所述人工干涉模块用于获取机械的标准坐标，判断标准坐标的位置数据在设定时间内是否出现移动，若标准坐标在设定时间内没有变化，得到坐标异常值n1；人工干涉模块获取机械的机械状态，得到机械状态的可运行时间，根据可运行时间的变化，判断可运行时间是否出现异常，得到时间异常值n2；人工干涉模块获取机械的信号强度，得到信号强度异常值n3；根据公式xp＝a1
×
n1+a2
×
n2+a3
×
n3得到异常标准xp，根据异常标准xp的大小判断是否需要人工干涉，若xp大于范围阈值，则发送人工干涉信号，用户端收到人工干涉信号，发送停止信号，对机械进行停止。

技术总结
本发明公开了一种无人化农用机械智能控制系统，涉及农用智能控制技术领域，包括GPS模块、位置校验模块和位置更新模块，所述GPS模块和位置校验模块通过判断模块进行数据处理，本申请包括GPS模块得到标准坐标，随后通过位置校验模块得到机械的即时位置坐标，从而将标准坐标和即时位置坐标进行比对，判断机械是否出现偏移，随后通过判断模块和位置更新模块的作用，对机械的位置进行补偿，随后对机械的位置进行重新更新，从而能够在恶劣环境作用下，根据对位置校验模块中的数据进行补偿，从而能够在GPS模块出现卡顿时，可以根据位置校验模块判断机械的精准位置，从而能够解决现有技术中由于GPS出现卡顿时，机械方向偏移的问题。机械方向偏移的问题。机械方向偏移的问题。


技术研发人员：杨晓军 刘洋 杨健 尚庆峰
受保护的技术使用者：安徽省兴源草业有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/20