淺談北斗導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在142 團(tuán)的應(yīng)用

蔣騰（生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師142團(tuán)農(nóng)業(yè)科，新疆 石河子 832000）

淺談北斗導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在142 團(tuán)的應(yīng)用

蔣騰
（生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師142團(tuán)農(nóng)業(yè)科，新疆 石河子 832000）

文中介紹了北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的主要組件。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種比較典型的導(dǎo)航系統(tǒng)在田間播種作業(yè)時(shí)的接行端直、接行準(zhǔn)確度進(jìn)行了抽樣檢測(cè)。針對(duì)北斗導(dǎo)航自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)使用中存在的問題提出了幾點(diǎn)改進(jìn)建議。

導(dǎo)航系統(tǒng);自動(dòng)駕駛；檢測(cè)；應(yīng)用

0 引言

2016年，新疆第八師142團(tuán)本著“立足農(nóng)機(jī)、發(fā)展農(nóng)業(yè)”的原則。不斷提高農(nóng)機(jī)科技含量，加快精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推廣應(yīng)用，為約翰迪爾854、約翰迪爾954、福田歐豹904等大中輪式型拖拉機(jī)安裝了北斗導(dǎo)航自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)。142團(tuán)場(chǎng)一共裝了103臺(tái)北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其中上海聯(lián)適88臺(tái)，上海華測(cè)6臺(tái)，美國(guó)約翰迪爾6臺(tái)，北京和眾思?jí)?臺(tái)。使用北斗導(dǎo)航裝置棉花鋪膜播種作業(yè)面積1．07萬hm2；青貯玉米播種作業(yè)面積：164 hm2。

1 導(dǎo)航的主要組件

該系統(tǒng)主要有衛(wèi)星接收天線、車載接收機(jī)、控制器、液壓閥、角度傳感器以及車載終端等。

（1）衛(wèi)星接收天線：衛(wèi)星接收北斗信號(hào)兼容GPS、伽利略等衛(wèi)星信號(hào)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，防水、防塵，性能好。具有較強(qiáng)的抗振性，同時(shí)具有耐高低溫等特點(diǎn)。

（2）車載接收機(jī)：車載接收機(jī)是北斗高精度定位設(shè)備，接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，并通過電臺(tái)或者網(wǎng)絡(luò)等通訊方式獲取基站差分?jǐn)?shù)據(jù)，從而輸出高精度坐標(biāo)、航向、速度等定位信息。

（3）控制器：根據(jù)北斗高精度接收機(jī)與角度傳感器的實(shí)時(shí)信息以及車輛在規(guī)劃路線上所處的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的閉環(huán)計(jì)算并實(shí)時(shí)向液壓閥發(fā)送指令，使車輛始終準(zhǔn)確的保持沿預(yù)定航線行駛。

（4）液壓閥：液壓閥是系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)，其主要以液壓油為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。采用合金材質(zhì)，體積小巧，安裝方便，可靠性高，動(dòng)作靈活，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的更為準(zhǔn)確和及時(shí)。工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小，噪聲小，比方向盤模式控制精度高，反應(yīng)快等特點(diǎn)。

（5）角度傳感器：實(shí)時(shí)感應(yīng)車輛轉(zhuǎn)向角度并向控制器發(fā)送高精度轉(zhuǎn)向信息。

2 北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（1）可以24小時(shí)全天候不間斷作業(yè)，提高機(jī)車作業(yè)面積，無論日夜不受天氣因素干擾都可以保證高精度作業(yè)。

（2）采用我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗高精度定位系統(tǒng)。作業(yè)1 000m誤差在2.5 cm以內(nèi)，減少作業(yè)中的重復(fù)面積，并能自動(dòng)計(jì)算面積

（3）北斗導(dǎo)航與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可極大減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，解放了駕駛員的雙手和眼睛，作業(yè)時(shí)有更多的精力與時(shí)間關(guān)注機(jī)車和農(nóng)具的運(yùn)行情況，更好地保證農(nóng)機(jī)具的正常作業(yè)。減少駕駛員的工資支出，降低拖拉機(jī)車主的成本。

（4）可有效提高土地中的陽(yáng)光和水分的利用率。使每棵植株均勻的分布，享有同等空間的陽(yáng)光和水分，減少弱勢(shì)植株的比例。

3 實(shí)際作業(yè)情況

上海聯(lián)適北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在第八師142團(tuán)設(shè)立了7個(gè)基站，基站設(shè)備要求24小時(shí)全天候不間斷工作，單個(gè)基站的覆蓋最大半徑可達(dá)15 km,可以完全覆蓋整個(gè)團(tuán)場(chǎng)的全部農(nóng)田，滿足拖拉機(jī)駕駛員在田間作業(yè)的需求。同時(shí)駕駛員在不同的連隊(duì)作業(yè)時(shí)，可以切換到最近的基站來加強(qiáng)信號(hào)。

3.1檢測(cè)棉花播種端直和接行準(zhǔn)確

我們針對(duì)棉花播種作業(yè)時(shí)的播行端直、接行準(zhǔn)確進(jìn)行了抽樣檢測(cè)。測(cè)量的方法是每個(gè)條田已播棉田兩頭進(jìn)地20m處各選一個(gè)點(diǎn)，條田最中間選一個(gè)點(diǎn)，測(cè)量三個(gè)連接行的寬度，并且讓正在播種的拖拉機(jī)停車20分鐘，記錄北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛設(shè)備重新啟動(dòng)的過程所需時(shí)間，觀察在起步行駛時(shí)是否有彎曲。檢測(cè)中我們遇到一些突發(fā)情況如基站斷電，而導(dǎo)致北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)無法使用。再次啟動(dòng)接收信號(hào)連接的時(shí)間較長(zhǎng)，且在啟動(dòng)行駛的100 m內(nèi)出現(xiàn)彎曲，所以在檢測(cè)過程中，我們著重對(duì)停車20分鐘，關(guān)閉導(dǎo)航設(shè)備再重新啟動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。上海華測(cè)導(dǎo)航設(shè)備啟動(dòng)需15分鐘且起步時(shí)需手動(dòng)扶方向盤且接行處有5 cm的小彎（春播過后，上海華測(cè)公司進(jìn)行了雙天線的改造，目前已經(jīng)達(dá)到技術(shù)要求。）；美國(guó)約翰迪爾導(dǎo)航設(shè)備啟動(dòng)需2分鐘且起步時(shí)不需要手扶，接行處沒有無小彎；上海聯(lián)適導(dǎo)航設(shè)備啟動(dòng)需2分鐘且起步時(shí)不需要手扶，接行處沒有無小彎；北京合眾思?jí)褜?dǎo)航設(shè)備啟動(dòng)需2分鐘且起步時(shí)不需要手扶，接行處沒有小彎。

3.2接行偏差距離檢測(cè)

我們分別在142團(tuán)的10連、15連、19連、23連、25連、26連以及30連，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)春播作業(yè)拖拉機(jī)進(jìn)行抽樣檢測(cè)（要求接行的標(biāo)準(zhǔn)距離為66 cm）。每個(gè)品牌北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)抽三輛拖拉機(jī)，測(cè)繪完成后進(jìn)行了接行距離的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1。通過檢測(cè)找出北斗導(dǎo)航設(shè)備在播種作業(yè)時(shí)接行不準(zhǔn)確的原因。（1）安裝北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的四驅(qū)拖拉機(jī)（例如約翰迪爾854、約翰迪爾904等。）明顯要比二驅(qū)拖拉機(jī)（例如約翰迪爾850、福田900等。）在作業(yè)時(shí)接行更加準(zhǔn)確。（2）不同的品牌其自身的系統(tǒng)配置以及傳感器所能達(dá)到的精準(zhǔn)度不同所以導(dǎo)致接行的上下偏差也各不相同。深松作業(yè)后的條田，拖拉機(jī)播種作業(yè)誤差較大。

表1 北斗導(dǎo)航在棉花播種作業(yè)中接行偏差距離的測(cè)量

4 安裝北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

（1）對(duì)安裝導(dǎo)航的拖拉機(jī)在不帶農(nóng)具的情況下進(jìn)行1 000 m測(cè)驗(yàn)，在1 000 m內(nèi)設(shè)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行往返幾次行走，觀察三個(gè)點(diǎn)上的誤差。調(diào)整誤差到最小間距，達(dá)到北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的規(guī)定范圍內(nèi)。這樣做的好處是：拖拉機(jī)調(diào)整到位，連接農(nóng)機(jī)具后誤差較大時(shí)，我們只需調(diào)整農(nóng)機(jī)具，不用再考慮拖拉機(jī)的偏正問題。在調(diào)整拖拉機(jī)的同時(shí)對(duì)駕駛操作人員進(jìn)行北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的實(shí)際操作培訓(xùn)，為今后駕駛操作人員作業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。

（2）將拖拉機(jī)懸掛上播種機(jī)后，在1 000 m內(nèi)設(shè)三個(gè)點(diǎn)，操作方法同上。通過以上反復(fù)調(diào)試，駕駛操作人員在下地前，基本可以掌握北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕系統(tǒng)。

5 幾點(diǎn)改進(jìn)建議

（1）加強(qiáng)北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛的售后服務(wù)，每年不少于兩次以上實(shí)際操作培訓(xùn)，讓每個(gè)用戶能夠熟練的掌握好，使用好北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

（2）視頻字目太小，駕駛操作人員看不清A-B線符號(hào)，建議放大視頻字目。

（3）信號(hào)有不穩(wěn)定的現(xiàn)象，特別是地勢(shì)較低和地邊樹木較多時(shí)信號(hào)較差，有時(shí)信號(hào)丟失，播行連續(xù)碎彎較多，前輪擺動(dòng)頻繁，建議加高基站。

（4）北斗導(dǎo)航操作系統(tǒng)有待改進(jìn)，缺少漢語(yǔ)拼音書寫功能，面積數(shù)不能存儲(chǔ)累計(jì)。在當(dāng)前工作地塊可以看到面積，重啟或者轉(zhuǎn)地在建AB線后，原地塊面積消失，給駕駛員帶來不便。

（5）機(jī)車停車熄火斷開所有設(shè)備在20分鐘后重新啟動(dòng)時(shí)，不能正常導(dǎo)航的、播行出現(xiàn)彎曲的，建議廠家更換設(shè)備。

（6）安裝了北斗導(dǎo)航設(shè)備拖拉機(jī)提高了駕駛員的舒適性，但降低了駕駛員的警惕性，有打盹的現(xiàn)象。建議安裝距地頭30m處報(bào)警裝置，起到提醒駕駛員的作用。

（7）每設(shè)AB線時(shí)，拖拉機(jī)要空跑一趟，增加了油耗。土地經(jīng)過兩次碾壓車轍印較深，造成土地壓實(shí)，影響作物生長(zhǎng)，建議研發(fā)一種手持式光感定點(diǎn)設(shè)備。

Brief dicussion of application of“Big Dipper”tractor automatic driving navigation system at 142th regiment

JIANG Teng

（Agricultural department of 142 regiment,8th division,Xinjiang production and construction corps,Shihezi832000,Xinjiang,China）

This text introduces the main parts of“Big Dipper”navigation automatic driving system.We carry out sampling in spection for accuracy among several typical navigation system at home and aboard,and rise several improvment suggestions aim at the problems that exist in use of“Big Dipper”tractor automatic driving navigation system.

Navigation system；Automatic driving；Inspection；Application

1007-7782（2016）04-0020-03

10．13620/j．cnki．issn1007-7782．2016．04．008

S219．1

B

2016-07-19