06农机作业GPS导航和自动驾驶专题培训课件

06农机作业GPS导航和自动驾驶06农机作业GPS导航和自动驾驶1第六讲农机卫星导航与自动驾驶系统王熙

教授第六讲农机卫星导航与自动驾驶系统王熙教授2一、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GPS卫星导航与自动驾驶系统,在差分GPS导航定位下,可对农机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系统组成示意图一、农机卫星导航系统作用农业机械（拖拉机、收获3二、农机卫星导航系统优点1.农机作业直线度好，大幅度提高农机作业质量。2.农机作业不重不漏,提高了土地利用率。卫星导航起垄直线度好，千米误差2.5厘米接合堑之间误差2.5厘米二、农机卫星导航系统优点1.农机作业直线度好，大幅度提高农机4农机卫星导航系统优点3.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。拖拉机夜间作业夜间播种作业农机卫星导航系统优点3.可以夜间作业，提高了机组5农机卫星导航系统优点4.不用划印器，减少农机零部件，使用操作方便。划印器放下（工作状态）划印器收起

为了保证播种时相邻行距的正确，播种机上安装有划印器，作为机组行进的依据。

拖拉机中心线对准划印器行驶

农机卫星导航系统优点4.不用划印器，减少农机零部6农机卫星导航系统优点5.农机自动驾驶，减轻了驾驶员劳动强度

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6.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。农机作业质量高、标准一致减轻驾驶员劳动强度农机卫星导航系统优点5.农机自动驾驶，减轻了驾驶7三、卫星导航在农机上的应用拖拉机联合收割机自走式喷药机牧草收割机水稻插秧机卫星导航设备三、卫星导航在农机上的应用拖拉机联合收割机自走式喷药机牧草收8四、农机作业卫星导航系统分类1.农机卫星导航辅助驾驶系统2.农机卫星导航自动驾驶系统3.农机卫星导航无人驾驶系统卫星导航起垄效果拖拉机卫星导航自动驾驶作业四、农机作业卫星导航系统分类1.农机卫星导航辅助驾驶系统卫星9五、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GPS卫星导航，人工操纵驾驶。五、农机卫星导航辅助驾驶系统农机作业卫星导航辅10CASE3200型自走式喷药机2003年友谊农场凯斯（CASE）公司3200型自走式喷药机安装了美国天宝（Trimble）公司卫星导航辅助驾驶系统。CASE3200型自走式喷药机2003年友谊农场凯11Trimble差分GPS系统Trimble差分GPS系统由基站GPS接收机、数传发射电台、数传接收电台、GPS天线、移动GPS接收机组成。基站GPS接收机数传发射电台数传接收电台车载移动GPS接收机GPS天线Trimble差分GPS系统Trimble差分GP12TrimbleAG70型GPS导航控制器TrimbleAG70型GPS导航控制器用于读取数据卡中的数据，设置导航线路，控制导航光靶LED的显示。TrimbleAG70型GPS导航控制器Trimbl13TrimbleGPS导航光靶

GPS导航光靶LED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，两边红色区域表示偏离航线。TrimbleGPS导航光靶GPS导航光靶LED显示14JOHNDEERE自走式喷药机

2003年大西江农场约翰迪尔（JOHNDEERE）公司4700型自走式喷药机安装有GPS导航装置。通过GPS导航装置辅助驾驶员，人工操纵控制喷药机行驶方向。JOHNDEERE自走式喷药机2003年大西15六、电机驱动方向盘自动驾驶系统

黑龙江垦区部分农场凯斯（CASE）公司自走式喷药机安装了GPS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。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六、电机驱动方向盘自动驾驶系统黑龙江垦区部分16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17Trimble电机驱动方向盘自动驾驶视频Trimble电机驱动方向盘自动驾驶视频18电动方向盘自动驾驶系统2013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。驾驶室内自动驾驶系统配置图车载触控液晶显示器电动方向盘自动驾驶系统2013年拓普康公司、约翰19七、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。约翰迪尔拖拉机驾驶室内部配置自动驾驶显示控制器七、液压驱动转向自动驾驶系统通过控制转向液压系统液压20拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成21导航自动驾驶控制系统原理导航自动驾驶控制系统原理22GPS与车载液晶显示器GPS接收机车载液晶显示器GPS与车载液晶显示器GPS接收机车载液晶显示器23控制驱动器

控制驱动器

控制器收到实时定位信息后，方向传感器向控制器发送车轮的运动方向，控制器根据GPS卫星定位的坐标及车轮的转动情况，实时向液压控制阀发送指令。控制驱动器控制驱动器控制器收到实时定位信息后24车轮转角感应器与电磁比例阀

前轮转角传感器电液比例阀车轮转角感应器与电磁比例阀前轮转角传感器电液比例阀25AB线导航作业模式AB线导航作业模式26曲线导航作业模式曲线导航作业模式27自由导航作业模式自由导航作业模式28JOHNDEERE9520橡胶履带拖拉机JOHNDEERE9520橡胶履带拖拉机29JOHNDEERE“星火”GPS接收机JOHNDEERE“星火”GPS接收机30JOHNDEERE拖拉机自动导航控制器JOHNDEERE拖拉机自动导航控制器31JOHNDEERE拖拉机自动驾驶视频JOHNDEERE拖拉机自动驾驶视频32八、农机卫星导航系统应用2003年友谊农场建设GPS差分站，引进凯斯（CASE）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。友谊农场五分场二队GPS差分站CASE大型自走式喷药机八、农机卫星导航系统应用2003年友谊农场建设33大西江农场GPS导航自动驾驶试验2003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。拖拉机卫星导航自动驾驶田间试验自动驾驶系统设备大西江农场GPS导航自动驾驶试验2003年大西江农场34宝泉岭农场GPS导航自动驾驶试验2004年宝泉岭农场建立数传电台数据链RTK差分系统，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RTK差分站设备宝泉岭农场GPS导航自动驾驶试验2004年宝泉岭农场35八五二农场GPS导航自动驾驶试验2004年八五二农场建立数传电台数据链RTK差分系统，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验RTK差分信号发射天线（45米高）八五二农场GPS导航自动驾驶试验2004年八五二农场36八五二农场GPS导航作业视频八五二农场GPS导航作业视频37友谊农场农机GPS导航自动驾驶示范2008年友谊农场建立无线移动网络RTK差分系统，开展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无线网络差分系统服务器机柜友谊农场农机GPS导航自动驾驶示范2008年友谊农场38黑龙江垦区农机GPS导航系统应用2010年黑龙江垦区大范围推广应用拖拉机自动驾驶系统，2013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。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GPS导航系统应用2010年黑龙江垦区39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。北大荒精准农业农机中心进行调试北大荒精准农业农机中心GPS差分站国内农机卫星导航系统研究情况华南农业大学、中国40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，安装在插秧机上，进行水田插秧试验。中国农机研究院卫星导航系统中国农机研究院研发了41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，安装在国产福田雷沃拖拉机上，进行田间喷药试验。沈阳自动化所卫星导航系统中科院沈阳自动化研究所42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。华南农业大学卫星导航系统华南农业大学研发了农机43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。卫星导航无人驾驶系统华南农业大学研制出农机无人44卫星导航无人驾驶视频（华南农大）卫星导航无人驾驶视频（华南农大）45九、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多机协同卫星导航作业九、农机卫星导航技术发展农机作业卫星导航技术发展，向46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47单位：黑龙江八一农垦大学工程学院地址：黑龙江省大庆市开发区电话mail：ndwangxi@163.com联系人：王熙谢谢单位：黑龙江八一农垦大学工程学院谢谢4806农机作业GPS导航和自动驾驶06农机作业GPS导航和自动驾驶49第六讲农机卫星导航与自动驾驶系统王熙

教授第六讲农机卫星导航与自动驾驶系统王熙教授50一、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GPS卫星导航与自动驾驶系统,在差分GPS导航定位下,可对农机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系统组成示意图一、农机卫星导航系统作用农业机械（拖拉机、收获51二、农机卫星导航系统优点1.农机作业直线度好，大幅度提高农机作业质量。2.农机作业不重不漏,提高了土地利用率。卫星导航起垄直线度好，千米误差2.5厘米接合堑之间误差2.5厘米二、农机卫星导航系统优点1.农机作业直线度好，大幅度提高农机52农机卫星导航系统优点3.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。拖拉机夜间作业夜间播种作业农机卫星导航系统优点3.可以夜间作业，提高了机组53农机卫星导航系统优点4.不用划印器，减少农机零部件，使用操作方便。划印器放下（工作状态）划印器收起

为了保证播种时相邻行距的正确，播种机上安装有划印器，作为机组行进的依据。

拖拉机中心线对准划印器行驶

农机卫星导航系统优点4.不用划印器，减少农机零部54农机卫星导航系统优点5.农机自动驾驶，减轻了驾驶员劳动强度

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6.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。农机作业质量高、标准一致减轻驾驶员劳动强度农机卫星导航系统优点5.农机自动驾驶，减轻了驾驶55三、卫星导航在农机上的应用拖拉机联合收割机自走式喷药机牧草收割机水稻插秧机卫星导航设备三、卫星导航在农机上的应用拖拉机联合收割机自走式喷药机牧草收56四、农机作业卫星导航系统分类1.农机卫星导航辅助驾驶系统2.农机卫星导航自动驾驶系统3.农机卫星导航无人驾驶系统卫星导航起垄效果拖拉机卫星导航自动驾驶作业四、农机作业卫星导航系统分类1.农机卫星导航辅助驾驶系统卫星57五、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GPS卫星导航，人工操纵驾驶。五、农机卫星导航辅助驾驶系统农机作业卫星导航辅58CASE3200型自走式喷药机2003年友谊农场凯斯（CASE）公司3200型自走式喷药机安装了美国天宝（Trimble）公司卫星导航辅助驾驶系统。CASE3200型自走式喷药机2003年友谊农场凯59Trimble差分GPS系统Trimble差分GPS系统由基站GPS接收机、数传发射电台、数传接收电台、GPS天线、移动GPS接收机组成。基站GPS接收机数传发射电台数传接收电台车载移动GPS接收机GPS天线Trimble差分GPS系统Trimble差分GP60TrimbleAG70型GPS导航控制器TrimbleAG70型GPS导航控制器用于读取数据卡中的数据，设置导航线路，控制导航光靶LED的显示。TrimbleAG70型GPS导航控制器Trimbl61TrimbleGPS导航光靶

GPS导航光靶LED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，两边红色区域表示偏离航线。TrimbleGPS导航光靶GPS导航光靶LED显示62JOHNDEERE自走式喷药机

2003年大西江农场约翰迪尔（JOHNDEERE）公司4700型自走式喷药机安装有GPS导航装置。通过GPS导航装置辅助驾驶员，人工操纵控制喷药机行驶方向。JOHNDEERE自走式喷药机2003年大西63六、电机驱动方向盘自动驾驶系统

黑龙江垦区部分农场凯斯（CASE）公司自走式喷药机安装了GPS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。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六、电机驱动方向盘自动驾驶系统黑龙江垦区部分64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65Trimble电机驱动方向盘自动驾驶视频Trimble电机驱动方向盘自动驾驶视频66电动方向盘自动驾驶系统2013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。驾驶室内自动驾驶系统配置图车载触控液晶显示器电动方向盘自动驾驶系统2013年拓普康公司、约翰67七、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。约翰迪尔拖拉机驾驶室内部配置自动驾驶显示控制器七、液压驱动转向自动驾驶系统通过控制转向液压系统液压68拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成拖拉机卫星导航自动驾驶系统组成69导航自动驾驶控制系统原理导航自动驾驶控制系统原理70GPS与车载液晶显示器GPS接收机车载液晶显示器GPS与车载液晶显示器GPS接收机车载液晶显示器71控制驱动器

控制驱动器

控制器收到实时定位信息后，方向传感器向控制器发送车轮的运动方向，控制器根据GPS卫星定位的坐标及车轮的转动情况，实时向液压控制阀发送指令。控制驱动器控制驱动器控制器收到实时定位信息后72车轮转角感应器与电磁比例阀

前轮转角传感器电液比例阀车轮转角感应器与电磁比例阀前轮转角传感器电液比例阀73AB线导航作业模式AB线导航作业模式74曲线导航作业模式曲线导航作业模式75自由导航作业模式自由导航作业模式76JOHNDEERE9520橡胶履带拖拉机JOHNDEERE9520橡胶履带拖拉机77JOHNDEERE“星火”GPS接收机JOHNDEERE“星火”GPS接收机78JOHNDEERE拖拉机自动导航控制器JOHNDEERE拖拉机自动导航控制器79JOHNDEERE拖拉机自动驾驶视频JOHNDEERE拖拉机自动驾驶视频80八、农机卫星导航系统应用2003年友谊农场建设GPS差分站，引进凯斯（CASE）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。友谊农场五分场二队GPS差分站CASE大型自走式喷药机八、农机卫星导航系统应用2003年友谊农场建设81大西江农场GPS导航自动驾驶试验2003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。拖拉机卫星导航自动驾驶田间试验自动驾驶系统设备大西江农场GPS导航自动驾驶试验2003年大西江农场82宝泉岭农场GPS导航自动驾驶试验2004年宝泉岭农场建立数传电台数据链RTK差分系统，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RTK差分站设备宝泉岭农场GPS导航自动驾驶试验2004年宝泉岭农场83八五二农场GPS导航自动驾驶试验2004年八五二农场建立数传电台数据链RTK差分系统，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验RTK差分信号发射天线（45米高）八五二农场GPS导航自动驾驶试验2004年八五二农场84八五二农场GPS导航作业视频八五二农场GPS导航作业视频85友谊农场农机GPS导航自动驾驶示范2008年友谊农场建立无线移动网络RTK差分系统，开展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无线网络差分系统服务器机柜友谊农场农机GPS导航自动驾驶示范2008年友谊农场86黑龙江垦区农机GPS导航系统应用2010年黑龙江垦区大范围推广应用拖拉机自动驾驶系统，2013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。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GPS导航系统应用2010年黑龙江垦区