小地块履带农机UWB导航系统设计及其基站布置

摘要：

针对中国南方分布零散和土壤黏重的稻麦、稻油轮作区小地块长期使用轮式农机导致深泥脚现象加重造成自主导航性能变差且卫星导航面对普通大众使用门槛高用户友好性欠缺、难以满足便捷跨区作业要求,该研究以履带农机为研究对象,提出一种基于快速稳态转向原理的路径跟踪控制方法,以农田边界布置随插近距超宽带(UWB,Ultra Wide Band)基站组作为参照路径设计了具备基站偏移误差自诊断自主导航系统,实现小地块内高精度自主导航.近距UWB基站布置最佳方式选取与优化结果表明:双UWB基站平行农机于目标作业路径布置在农田外侧是最佳方式且距农田边界最佳临界距离为10 m.静态校正试验结果表明:快速稳态转向路径校正控制器的跟踪控制误差≤1 cm,变异系数<5％,路径校正时间≤1 s,变异系数<3％.动态校正试验结果表明:中低车速的直线作业精度误差≤8 cm,随作业车速增大,直线作业精度略有降低,但精度误差≤10 cm,变异系数≤5％.研究结果表明,改进AOA模式大田农机自主导航位姿检测方法与快速稳态路径校正控制策略组合导航具有较高的稳定性和较好的鲁棒性,可满足大田农机自主导航作业需求.研究结果可为高精度小地块农田自主导航技术研究提供参考.

关键词：导航、履带农机、小地块、超宽带、基站布置、稳态转向、临界横摆角速度、校正起始航向角

所属期刊栏目：38

分类号：S220;S24(农业机械及农具)

资助基金：国家自然科学基金;江苏省优势学科项目;江苏大学农业装备学部项目;湖南省科技创新计划资助项目;湖南省创新创业技术投资专项项目

在线出版日期：2022-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：48-58