[發明專利]一種基于UWB雷達的甘蔗收割機地形跟隨系統及實現方法

有效

• 申請號: 201710188135.9
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106950987B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張華;劉理想;王基生;劉冉;劉滿祿;付余路;梁高麗
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種基于UWB雷達的甘蔗收割機地形跟隨系統，其包括UWB雷達和與UWB雷達相連接的雷達數據處理模塊，以及控制器，與控制器相連接的顯示器、方向機和電液控制系統，控制器連接UWB雷達；顯示器設置在駕駛室內；UWB雷達用于獲取甘蔗地壟面高度、地形軌跡形狀、甘蔗束密度和甘蔗高度，控制器用于根據UWB雷達獲取的信息輸出控制信號。本發明提高了甘蔗收割機對復雜地形的適應性、甘蔗的收割質量，降低了收割器械的損壞率，在系統自動調節的同時，可以進行人為干預，實現自動控制與人為操作的協同工作。

技術領域

本發明涉及農業自動化領域，具體涉及一種基于UWB雷達的甘蔗收割機地形跟隨系統及實現方法。

背景技術

目前，我國作為一個人口大國，農業是我國的基礎產業，農業的生產力與綜合競爭力直接關系著我國經濟發展的穩定性與持久性。農業機械化是農業生產發展的必然要求，不僅能提升農業的綜合競爭力，并且實現農民效益的增收，改變我國農民的生活。目前，我國現有的甘蔗種植區域地形多為丘陵地區，地勢不平，少有大片平整地塊，且連片種植規模較小，這些問題造成大型甘蔗收割機械不能更好的收割和處理甘蔗。

再者，我國傳統甘蔗種植行距受各地地形條件及當地農民傳統習慣影響，種植行距不完全統一，并且單行的準直性差，存在隨地形的彎曲現象，目前的甘蔗收獲機無法應對這樣的種植情況。

三是，甘蔗是多年生宿根作物，宿根面積占全年種植面積的60%左右，所以甘庶收割跟其它農作物如玉米、小麥收割不一樣，要在考慮收割效率的同時也要考慮機收對蔗蔸質量的影響，以及收割對來年的宿根蔗的產量和管理的影響。蔗蔸留茬高度和破蔸率是衡量收割質量高低的最重要的參數。甘蔗收割機對倒伏甘蔗的收割適用性差，破蔸率明顯比不倒伏的高。機械收割造成破兜率高的原因主要是收獲機械的切割器的工作性能良好與否決定的，例如收割機在地面不平整的庶地作業時，切割器離地面的高度不定，割臺的適應性不好，造成破蔸率高。

四是，我國的農機服務隊的收割機機手是從開農用拖拉機或是挖掘機轉行過來的，以前操作的農機使用簡單、維護便捷，而現在的甘蔗收割機操作復雜。機手在操作收割機時需要憑借經驗觀察甘蔗田的情況，其中包括蔗蔸留茬高度、地勢變化等。甘蔗田的遮蔽性高，不易觀察。因此如何對甘蔗田的地勢、甘蔗生長密度進行探測，并將獲得信息反饋給控制系統，對甘蔗收割機進行智能化控制是目前我國甘蔗機械化的瓶頸。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于UWB雷達的甘蔗收割機地形跟隨系統及實現方法解決了現有甘蔗收割機智能化低，在地形復雜、存在種植行距差距時收割質量低，容易損壞器械的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種基于UWB雷達的甘蔗收割機地形跟隨系統，其包括UWB雷達和與UWB雷達相連接的雷達數據處理模塊，以及控制器，與控制器相連接的顯示器、方向機和電液控制系統，控制器連接UWB雷達；顯示器設置在駕駛室內；

UWB雷達，用于獲取甘蔗地壟面高度信息、地形軌跡形狀信息、甘蔗束密度信息和甘蔗高度信息，并發送至雷達數據處理模塊；

雷達數據處理模塊，用于將UWB雷達輸出的甘蔗地壟面高度信息和地形軌跡形狀信息處理轉換為地形信息圖像，同時將蔗束密度信息和甘蔗高度信息處理轉換為甘蔗行走勢信息，并將地形信息圖像和甘蔗行走勢信息發送給控制器；

控制器，用于根據雷達數據處理模塊輸出的甘蔗行走勢信息判斷甘蔗收割機前進方向是否和甘蔗行走勢信息相同，若相同，則向方向機輸出保持直行信號，若不同，則根據甘蔗收割機當前前進方向與甘蔗行走勢的角度差向方向機發送方向調整信號；同時，控制器還根據地形信息圖像判斷甘蔗收割機前收攏機構和切割機距離地面的高度是否與地形高度相符合，若符合，則輸出保持高度信號，若不符合，則根據甘蔗收割機前收攏機構和切割機距離地面的高度與地形高度的高度差向電液控制系統輸出高度調整信號；