[發明專利]一種用于農業作業機械自動導航定位的UWB定位系統

有效

• 申請號: 201910511714.1
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN110221329B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 蔣蘋;胡文武;羅亞輝;石毅新;王奕;黃騰達;肖菲菲
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G01S19/46
• 分類號: G01S19/46
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬家駿

1.一種用于農業作業機械自動導航定位的UWB定位系統，包括有固定安裝在農業作業機械上的移動基站以及位于移動基站四周且固定安裝在支撐支架上的固定基站，所述固定基站包括一個主固定基站和至少三個從固定基站，主固定基站上設置有RFID讀取器和RFID標簽，所述移動基站上設置有UWB定位標簽，其特征在于：

每個固定基站上設置有UWB測距模塊、GPS/BD差分定位系統和處理模塊；其中，UWB測距模塊，用于實時測量固定基站與移動基站之間的距離，并將最短的距離對應的高度作為固定基站與移動基站處于同一水平的高度；GPS/BD差分定位系統，用于讀取固定基站之間的GPS距離，并根據所述GPS距離解算獲得以固定基站中的主固定基站為原點的農業作業區域內所有固定基站的定位坐標；處理模塊，用于根據固定基站的定位坐標，以及移動基站與固定基站之間的距離，解算獲得移動基站的坐標，其中所述處理模塊包括有：

校準單元，用于切換所述基站的模式，彼此進入主站-從站模式，采用UWB測距模式獲得所述固定基站之間的UWB距離，并根據所述GPS距離，對通信參數進行線性校準；

計算單元，用于根據線性校準后的通信參數，所述固定基站的定位坐標，以及所述移動基站與所述固定基站之間的距離，解算獲得所述移動基站的坐標。

2.如權利要求1所述的用于農業作業機械自動導航定位的UWB定位系統，其特征在于：

所述固定基站還包括有：

獲取模塊，分別與GPS/BD差分定位系統和處理模塊通信連接，用于獲取主固定基站的RFID讀取器讀取的信標作業區間信息以及對應所述信標作業區間的作業區間邊界信息。

3.如權利要求1所述的用于農業作業機械自動導航定位的UWB定位系統，其特征在于：

所述固定基站還包括有：

天線控制模塊，與處理模塊通信連接，用于根據所述移動基站的坐標獲得所述固定基站的天線相對于所述移動基站的天線的方位角度，并根據所述方位角度，控制所述固定基站的天線始終指向所述移動基站的天線；以及用于根據所述方位角度，控制所述固定基站轉動電機，使得所述固定基站的天線始終指向所述移動基站的天線；

數據庫模塊，與處理模塊通信連接，用于建立基于所述主基站的RFID為參考的作業區域電子地圖數據庫。

4.如權利要求3所述的用于農業作業機械自動導航定位的UWB定位系統，其特征在于：

所述固定基站的天線為定向天線，所述移動基站的天線為全向天線。

5.如權利要求4所述的用于農業作業機械自動導航定位的UWB定位系統，其特征在于：

所述支撐支架包括有內部呈空腔結構的粗升降桿以及底端從粗升降桿頂端嵌入其內部的絲升降桿，所述粗升降桿底端部套設有支撐基座，所述絲升降桿內部呈空腔結構且其上下端分別固定連接有上連接蓋和下連接蓋，所述粗升降桿內部位于下連接蓋頂部面上設置有絲桿電機，所述粗升降桿內部沿其軸向設置有升降導向桿；

所述導向桿下端面以及支撐基座頂端面均沿其軸向開設有第一螺紋孔，所述導向桿下端與支撐基座頂端通過連接在第一螺紋孔內的升降導向螺母連接；所述導向桿上端面靠近中間位置以及下連接蓋靠近中間位置均沿其軸向開設有第二螺紋孔，導向桿上端面靠近邊緣位置以及下連接蓋靠近邊緣位置均沿其軸向開設有長形通孔，所述導向桿與絲升降桿之間通過上端連接在絲桿電機的輸出軸上而下端連接在第二螺紋孔內的絲桿螺紋連接以及通過一端固定在下連接蓋而另一端套入長形通孔內的多根導向桿連接。