熊 斌 张俊雄 曲 峰 范智棋 王大帅 李 伟

(中国农业大学工学院， 北京 100083)

基于BDS的果园施药机自动导航控制系统

熊 斌 张俊雄 曲 峰 范智棋 王大帅 李 伟

(中国农业大学工学院， 北京 100083)

根据果园施药机自动导航喷药作业需求，设计了一种基于北斗卫星导航系统(BDS)的施药机自动导航控制系统。该系统主要包括RTK-BDS接收机、导航控制器、转向控制器、电控气动转向系统和三轴电子罗盘。其中转向控制器、电控气动转向系统和三轴电子罗盘构成转向角闭环控制回路，该回路可根据导航控制器发送的施药机期望转向角实现转向角的随动控制。将施药机的运动学模型和纯追踪模型相结合，设计了施药机直线跟踪导航控制器，输入为位置坐标和方位角，输出为期望转向角。针对果园地形特点对施药机进行了导航路径规划，并在果园进行现场试验。试验结果表明：所设计的导航控制系统，在施药机行进速度为2 km/h时，直线跟踪最大误差不大于0.13 m，平均跟踪误差不大于0.03 m，能满足果园自动导航作业精度要求。

果园； 施药机； 自动导航； 控制系统； 北斗卫星导航系统

引言

我国作为水果生产大国，但果园种植、管理以及果实采收等工序机械化程度低、劳动强度大、成本高。果园机械的智能化导航，可以减轻果农劳动强度，提高果园作业效率和质量，对水果生产具有重要的研究意义和实际应用价值[1-4]。随着差分式卫星定位技术的不断发展，卫星定位精度不断提高，载波相位差分卫星定位精度可达厘米级，越来越多学者已着力研究卫星定位技术在农业机械自动导航中的应用[5-12]。……