基于GNSS卫星天线测量地面坡度的农机的制作方法

基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机
技术领域
1.本实用新型涉及农机自动驾驶技术，特别是涉及一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机。


背景技术：

2.农机自动驾驶技术是指通过传感器获取农机的航向信息，由控制系统根据农机的航向信息实现无人驾驶的一种技术。农机常常需要在坡地上进行作业，而如何保证农机在坡地上能够保持正确的行驶路径，就是自动驾驶系统控制研究重点之一。
3.目前，大多数农机的自动驾驶系统，都是横向安装双gnss卫星天线，通过卫星天线获取车辆的定位数据，控制农机转向系统，从而进行控制农机航向。然而，横向安装双gnss卫星天线不能精确测量出地面坡度，使得农机的实际作业间距与交接行大于设定宽度，导致农机作业质量下降，不符合用户作业需求。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型实施例提供一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机，旨在解决横向安装双gnss卫星天线不能精确测量出地面坡度，使得农机的实际作业间距与交接行大于设定宽度，导致农机作业质量下降，不符合用户作业需求的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：
6.一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机，包括农机本体、以及设置在所述农机本体顶端的gnss卫星天线和4g天线；所述gnss卫星天线设置在所述农机本体的前轴中心线和所述农机本体的后轴中心线之间；所述gnss卫星天线包括主天线和副天线；所述主天线和副天线的连线与所述农机本体的中线重合；所述主天线设置在所述农机本体的中线与所述农机本体的后轴中心线所在垂直面的交点上；所述副天线设置在所述农机本体的中线上；所述4g天线和所述副天线的连线与所述农机本体的中线垂直设置。
7.所述后轴中心线所在垂直面为包含了后轴中心线且与农机本体顶端面垂直的平面。
8.进一步地，所述主天线与所述副天线的距离大于等于50cm，以保证所述主天线与所述副天线之间的信号干扰越小，提高农机自动驾驶控制的精度。
9.进一步地，所述4g天线与所述副天线的距离大于等于50cm，避免信号干扰，影响农机自动驾驶控制的精度。
10.进一步地，所述4g天线的底部设置有吸盘；所述吸盘将所述4g天线牢固地吸附在所述农机本体的顶端，可以有效地防止农机作业过程中的震动震松所述4g天线。
11.进一步地，所述基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机还包括用于安装所述gnss卫星天线的固定组件。
12.进一步地，所述固定组件包括第一平垫圈、第二平垫圈、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母和螺柱；所述第一平垫圈、所述第二平垫圈、所述第一锁紧螺母、所述第二锁紧螺母由
下自上设置在所述螺柱上；所述螺柱一端设置在所述农机本体上，所述螺柱另一端与所述gnss卫星天线连接。
13.进一步地，所述第一平垫圈为硅胶材质的平垫圈，起到减震和防水的作用。
14.进一步地，所述第二平垫圈为304不锈钢材质的平垫圈；所述第二平垫圈可以在安装所述gnss卫星天线时起到承压和预紧的作用。
15.进一步地，所述第一锁紧螺母，将第一平垫圈和第二平垫圈紧密锁抵在所述农机本体顶部，即起到了减震防水的作用，又能达到对螺柱的稳固作用，同时施工安装也极为便捷。
16.进一步地，所述螺柱高出所述农机本体的顶端60
‑
65mm，并通过螺柱上端设置的第二锁紧螺母44对gnss卫星天线2起到限位锁紧固定，使得安装在所述螺柱上的所述gnss卫星天线能够准确地收到卫星信号，提高定位的精度。
17.进一步地，所述基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机作业步骤以及地面坡度角推导过程为：
18.开启定位自动驾驶系统，通过gnss卫星天线获取所述农机本体与地面的初始参数，设置水平地面为基准面；
19.当所述农机本体在初始位置时，用卷尺测量出所述农机本体的后轮轮距d和所述gnss卫星天线到基准面的距离h1；
20.设置所述农机本体的航向，设置作业间距和交接行；
21.当所述农机本体沿着设定航向行驶时，所述gnss卫星天线测量出农机实时位置信息，包括所述gnss卫星天线偏移初始位置的距离l、以及此时所述gnss卫星天线距离基准面的高度h2；
22.a表示坡地的坡度角(待计算)；
23.ofnm表示所述农机本体在基准面上的位置信息；
24.ogba表示所述农机本体在坡地上的位置信息；
25.cd表示所述农机本体的中线，cd与基准面相交于f；
26.由几何关系可知：
27.p＝kf＝ck tan a＝h
2 tan a
ꢀꢀ①
[0028][0029]
由：cf＝ck/cosa＝h2/cosa
ꢀꢀ③
[0030][0031]
由
①②
可得等式：
[0032]
由
③④
可得等式：
[0033]
由
⑤⑥
等式可计算出坡度角：
[0034][0035]
根据测量出的实时地面坡度值i，运用到自动驾驶系统中，用以控制农机在坡地的
自动驾驶作业，保证农机作业间距合格。
[0036]
本实用新型提出的一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机，通过纵向设置在农机本体的中线上的双gnss卫星天线(包括主天线和副天线)，可以精确地测量出地面的坡度，进而精确地控制农机自动驾驶的精度，有效地提高了农机作业的质量。通过固定组件，有效地避免了由于所述农机本体的震动导致所述双gnss卫星天线的松动；而且，所述固定组件上的第一平垫圈为硅胶材质的平垫圈，可以起到减震和防水的作用。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0038]
图1为本实用新型实施例所述基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机的俯视图；
[0039]
图2为图1的左视图；
[0040]
图3为图2中的a放大图；
[0041]
图4为本实用新型实施例所述基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机在水平面和坡面的作业位置示意图。
[0042]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0044]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0045]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0046]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0047]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一
个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0048]
目前，大多数农机的自动驾驶系统，都是横向安装双gnss卫星天线，通过卫星天线获取车辆的定位数据，控制农机转向系统，从而进行控制农机航向。然而，横向安装双gnss卫星天线不能精确测量出地面坡度，使得农机的实际作业间距与交接行大于设定宽度，导致农机作业质量下降，不符合用户作业需求。为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机。
[0049]
如图1和图2所示，本实用新型实施例提出的一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机，包括农机本体1、以及设置在所述农机本体1顶端的gnss卫星天线2和4g天线3；所述gnss卫星天线2设置在所述农机本体1的前轴中心线11和所述农机本体1的后轴中心线12之间；所述gnss卫星天线2包括主天线21和副天线22；所述主天线21和副天线22的连线与所述农机本体1的中线13重合；所述主天线21设置在所述农机本体1的中线13与所述农机本体1的后轴中心线12所在垂直面的交点上；所述副天线21设置在所述农机本体1的中线13上；所述4g天线3和所述副天线22的连线与所述农机本体1的中线13垂直设置。
[0050]
所述后轴中心线12所在垂直面为包含了后轴中心线12且与农机本体顶端面垂直的平面。
[0051]
再次参照图1，在本实施例中，所述主天线21与所述副天线22的距离大于等于50cm，以保证所述主天线21与所述副天线22之间的信号干扰越小，提高农机自动驾驶控制的精度。
[0052]
进一步地，所述4g天线3与所述副天线22的距离大于等于50cm，避免信号干扰，影响农机自动驾驶控制的精度。
[0053]
进一步地，所述4g天线3的底部设置有吸盘(图中未标示)；所述吸盘将所述4g天线3牢固地吸附在所述农机本体1的顶端，可以有效地防止农机作业过程中的震动震松所述4g天线3。
[0054]
参照图3，在本实施例中，所述基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机还包括用于安装所述gnss卫星天线2的固定组件4。
[0055]
进一步地，所述固定组件4包括第一平垫圈41、第二平垫圈42、第一锁紧螺母43、第二锁紧螺母44和螺柱45；所述第一平垫圈41、所述第二平垫圈42、所述第一锁紧螺母43、所述第二锁紧螺母44由下自上设置在所述螺柱45上；所述螺柱45一端设置在所述农机本体1上，所述螺柱45另一端与所述gnss卫星天线2连接。
[0056]
进一步地，所述第一平垫圈41为硅胶材质的平垫圈，起到减震和防水的作用。
[0057]
进一步地，所述第二平垫圈42为304不锈钢材质的平垫圈；所述第二平垫圈42可以在安装所述gnss卫星天线时起到承压和预紧的作用。
[0058]
进一步地，所述第一锁紧螺母43，将第一平垫圈41和第二平垫圈42紧密锁抵在所述农机本体1顶部，即起到了减震防水的作用，又能达到对螺柱45的稳固作用，同时施工安装也极为便捷。
[0059]
进一步地，所述螺柱45高出所述农机本体1的顶端60
‑
65mm，并通过螺柱45上端设置的第二锁紧螺母44对gnss卫星天线2起到限位锁紧固定，使得安装在所述螺柱45上的所
述gnss卫星天线2能够准确地收到卫星信号，提高定位的精度。
[0060]
参照图4，在本实施例中，所述基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机作业步骤以及地面坡度角推导过程为：
[0061]
开启定位自动驾驶系统，通过gnss卫星天线2获取所述农机本体1与地面的初始参数，设置水平地面为基准面；
[0062]
当所述农机本体在初始位置时，用卷尺测量出所述农机本体1的后轮14轮距d和所述gnss卫星天线2到基准面的距离h1；
[0063]
设置所述农机本体1的航向，设置作业间距和交接行；
[0064]
当所述农机本体1沿着设定航向行驶时，所述gnss卫星天线2测量出农机实时位置信息，包括所述gnss卫星天线2偏移初始位置的距离l、以及此时所述gnss卫星天线2距离基准面的高度h2；
[0065]
a表示坡地的坡度角(待计算)；
[0066]
ofnm表示所述农机本体1在基准面上的位置信息；
[0067]
ogba表示所述农机本体1在坡地上的位置信息；
[0068]
cd表示所述农机本体1的中线，cd与基准面相交于f；
[0069]
由几何关系可知：
[0070]
p＝kf＝ck tan a＝h
2 tan a
ꢀꢀ①
[0071][0072]
由：cf＝ck/cosa＝h2/cosa
ꢀꢀ③
[0073][0074]
由
①②
可得等式：
[0075]
由
③④
可得等式：
[0076]
由
⑤⑥
等式可计算出坡度角：
[0077][0078]
根据测量出的实时地面坡度值i，运用到自动驾驶系统中，用以控制农机在坡地的自动驾驶作业，保证农机作业间距合格。
[0079]
本实用新型提出的一种基于gnss卫星天线测量地面坡度的农机，通过纵向设置在农机本体1的中线上的双gnss卫星天线2(包括主天线和副天线)，可以精确地测量出地面的坡度，进而精确地控制农机自动驾驶的精度，有效地提高了农机作业的质量。通过固定组件4，有效地避免了由于所述农机本体1的震动导致所述双gnss卫星天线2的松动；而且，所述固定组件4上的第一平垫圈41为硅胶材质的平垫圈，可以起到减震和防水的作用。
[0080]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。