基于GPS/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船投饵方法与流程

基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船投饵方法
技术领域
1.本发明属于自动导航智能作业装备控制技术领域，具体涉及一种基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船投饵方法。


背景技术：

2.中国水产养殖业历史悠久，其中河蟹养殖规模较大，养殖基地主要集中在江苏、安徽、湖北等地。在河蟹池塘养殖的整个过程中, 需要科学饲养、精心管理。河蟹除食用水草和底栖生物外,主要依靠投喂饲料，然而采用人工撑船投饵喂料的工作效率较低，采取定点投饵机只能固定在某一地点固定投饵难以做到均匀投饵。
3.因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船投饵方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船投饵方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法，包括：获取待投饵区域的坐标数据，并确定投放饵料的相关参数；设置投饵船下料绞龙转角反馈；进行投饵船的路径规划；在投饵船按路径行驶进行投饵时，根据作业路径等效长度，对饵料下料进行比例控制；以及根据剩余路径等效长度和剩余饵料重量，动态调节饵料的下料量。
6.进一步，所述获取待投饵区域的坐标数据，并确定投放饵料的相关参数的方法包括：通过gps/北斗定位系统获取待投饵区域各角落的经纬度坐标，按内螺旋回字形路径进行作业路径规划，根据养殖需求确定回字形路径上各个直线作业段的起始点和结束点坐标、作业水面宽度、饵料分布密度和投饵船船速；以及根据gps/北斗定位系统获取投饵船在单位时间内位置变化，获取平均船速，通过调整投饵船的明轮驱动系统的控制量，对船速实施转速闭环控制。
7.进一步，所述设置投饵船下料绞龙转角反馈的方法包括：在投饵船上将码盘与绞龙同轴安装，绞龙电机在带动绞龙旋转的同时，带动码盘旋转，感应开关通过码盘齿槽位置的变化，发生输出信号电平的变化；投饵船工作时，控制器控制绞龙电机带动绞龙旋转输出饵料，再由抛盘抛撒到水面上，完成饵料的投放。
8.进一步，通过抛撒饵料试验，确定抛幅与抛盘转速的关系曲线，改变抛盘电机的电压即可改变饵料的抛幅；
根据各直线作业段水面的宽度，确定抛幅及抛盘电机电压，实现投饵船的抛幅控制。
9.进一步，所述进行投饵船的路径规划的方法包括：将直线作业段l
1、
l
2、
…
、
l
i、
…
、
ln区分为独立的各直线作业段，将各直线作业段作业水面宽度和饵料分布密度相乘，得到在li作业段上的饵料的等效线密度值，将最大的作业段饵料等效线密度值计算出，得到其余各作业段相对于最大的作业段饵料等效线密度值的标幺值；计算各直线作业段饵料等效线密度值，总投饵量为，第i段饵料等效线密度值为，第i段长度为，最大段饵料等效线密度值为，第i段饵料等效线密度值标幺值为，则有总投饵量为： =；其中：=；则；确定最大段饵料等效线密度值，从而确定各直线作业段饵料线密度值。
10.进一步，所述在投饵船按路径行驶进行投饵时，根据作业路径等效长度，对饵料下料进行比例控制的方法包括：gps/北斗定位系统每隔预设时间更新一次位置信号，从每个直线作业段开始通过对gps/北斗定位系统的位置信号的计算，得到当前位置与当前直线作业段开始点的距离；每前进s距离，就给绞龙电机施加一个强驱动信号，绞龙电机转动后，带动绞龙和编码盘旋转一定角度，使一定量的饵料下料，同时感应开关发生电平跳变，使绞龙电机驱动信号清零，绞龙电机停转；根据本次投饵作业饵料总量计算出感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s的初值；绞龙每旋转1圈的饵料下料量的确定，输送机直径为，螺距为，物料充填系数为，物料容重为p；当绞龙水平安装时，绞龙每转1圈的饵料下料量：；投饵船每行驶1m，第i段饵料等效线密度值标幺值为，绞龙每转1圈的饵料下料量为，则绞龙应旋转的转数：；绞龙每转1圈，编码器转一圈，感应开关发出次电平跳变信号，投饵船每行驶1m，
感应开关应发出的电平跳变信号数：；感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离的初值：。
11.进一步，所述根据剩余路径等效长度和剩余饵料重量，动态调节饵料的下料量的方法包括：通过比较当前剩余饵料重量与饵料总重量之比和待投饵加权路线长度/总投饵加权路线长度之比，动态调节感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s；饵料总重量为，当前剩余饵料重量为，总投饵加权路线长度为，待投饵加权路线长度为
，
：；若剩余饵料偏多，即：；此时使下一个直线作业段感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s降低5%；如若剩余饵料偏少，即：；则使下一个直线作业段感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s提高5%。
12.第二方面，本发明还提供一种采用上述基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法的投饵系统，包括：获取模块，获取待投饵区域的坐标数据，并确定投放饵料的相关参数；反馈模块，设置下料绞龙转角反馈；规划模块，进行投饵船的路径规划；下料模块，在投饵船按路径行驶进行投饵时，对饵料下料进行比例控制；以及调节模块，动态调节饵料的下料量。
13.第三方面，本发明还提供一种采用上述基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法的投饵船，包括：料仓、下料绞龙、绞龙电机、绞龙电机驱动电路、码盘、感应开关、抛盘、称重传感器、船体及驱动系统、船体驱动系统调速电路、gps/北斗定位模块和控制器；
所述料仓适于存储饵料；码盘与绞龙同轴安装，绞龙电机在带动绞龙旋转的同时，带动码盘旋转，感应开关通过码盘齿槽位置的变化，发生输出信号电平的变化；投饵船工作时，控制器控制绞龙电机带动绞龙旋转输出饵料，再由抛盘抛撒到水面上，完成饵料的投放；所述gps/北斗定位模块与所述控制器电性连接，以获取投饵船的位置信息；所述控制器适于通过所述船体驱动系统调速电路控制船体及驱动系统，以调整行驶速度；所述控制器适于通过所述绞龙电机驱动电路驱动所述绞龙电机工作；所述称重传感器适于称量料仓中饵料的重量。
14.本发明的有益效果是，本发明通过gps/北斗获取待投饵区域的坐标数据，根据养殖要求确定投放饵料的相关参数；设置投饵船下料绞龙转角反馈；进行投饵船的路径规划；在投饵船按路径行驶进行投饵时，根据作业路径等效长度，对饵料下料进行比例控制；根据剩余路径等效长度和剩余饵料重量，动态调节饵料的下料量，实现了提升全自动投饵船的投饵准确率，精确控制饵料抛幅与投饵密度，可大大提高工作效率，解放农民劳动力，促进水产养殖业的蓬勃发展。
15.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
16.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
18.图1是本发明的一种基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法的流程图；图2是本发明的一种基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法的原理框图；图3是本发明的全自动投饵船路径规划示意图；图4 电机驱动信号与感应开关输出信号的时序逻辑图。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1
如图1-4所示，本实施例1提供了一种基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法，包括：gps/北斗获取待投饵区域的坐标数据，根据养殖要求确定投放饵料的相关参数；设置投饵船下料绞龙转角反馈；进行投饵船的路径规划；在投饵船按路径行驶进行投饵时，根据作业路径等效长度，对饵料下料进行比例控制；根据剩余路径等效长度和剩余饵料重量，动态调节饵料的下料量，实现了提升全自动投饵船的投饵准确率，精确控制饵料抛幅与投饵密度，可大大提高工作效率，解放农民劳动力，促进水产养殖业的蓬勃发展。
21.在本实施例中，所述获取待投饵区域的坐标数据，并确定投放饵料的相关参数的方法包括：通过gps/北斗定位系统获取待投饵区域各角落的经纬度坐标，按内螺旋回字形路径进行作业路径规划，根据养殖需求确定回字形路径上各个直线作业段的起始点和结束点坐标、作业水面宽度、饵料分布密度和投饵船船速；以及根据gps/北斗定位系统获取投饵船在单位时间内位置变化，获取平均船速，通过调整投饵船的明轮驱动系统的控制量，对船速实施转速闭环控制。以矩形池塘为例，通过gps/北斗定位系统测取池塘四角经纬度坐标，按内螺旋回字形路径进行作业路径规划。根据各区域河蟹和龙虾对饵料的需求，确定回字形路径上各个直线作业段的起始点和结束点坐标、作业水面宽度、饵料分布密度（相对值）、作业船速等参数。控制器通过gps/北斗定位系统实时检测在单位时间内投饵船的位置变化,计算出平均船速，通过调整明轮驱动系统的控制量，对船速实施转速闭环控制；可以精确的划分路径，并且精确的确定各参数的数据，便于后续的计算处理，只有精确的数据才可以对后续精确的投料控制提供基础。
22.在本实施例中，所述设置投饵船下料绞龙转角反馈的方法包括：投饵船使用有轴绞龙推动物料实现下料；在投饵船上将码盘与绞龙同轴安装，绞龙电机在带动绞龙旋转的同时，带动码盘旋转，感应开关通过码盘齿槽位置的变化，发生输出信号电平的变化；投饵船工作时，控制器控制绞龙电机带动绞龙旋转输出饵料，再由抛盘抛撒到水面上，完成饵料的投放；通过绞龙运输饵料并通过抛盘抛洒，可以将饵料抛洒在水面上，并且防止饵料集中在一处，可以抛洒均匀。
23.在本实施例中，通过抛撒饵料试验，确定抛幅与抛盘转速（电压）的关系曲线，改变抛盘电机的电压即可改变饵料的抛幅；根据各直线作业段水面的宽度，确定抛幅及抛盘电机电压，实现投饵船的抛幅控制。
24.在本实施例中，所述进行投饵船的路径规划的方法包括：将直线作业段l
1、
l
2、
…
、
l
i、
…
、
ln区分为独立的各直线作业段，其中l1即为直线作业段ab，l2为直线作业段bc，以此类推，每个直线作业段的长度均可以通过计算得到；将各直线作业段作业水面宽度和饵料分布密度（相对值）相乘，得到在li作业段上的饵料的等效线密度值，将最大的作业段饵料等效线密度值计算出，得到其余各作业段相对于最大的作业段饵料等效线密度值的标幺值；由于每次投放的饵料总量需根据河蟹龙虾的放养密度、养殖期、天气等情况进行调整，所以确定各直线作业段饵料等效线密度值（将饵料集中在航线上所等效的密度）的相对值即可。将各段水面宽度和饵料分布密度（相对值）相乘，得到在li段上的饵料的等效线密度值，将最大段饵料等效线密度值计算出，可得到其余各段相对于最大段饵料等效线密度值的标幺值。
25.计算各直线作业段饵料等效线密度值，总投饵量为，第i段饵料等效线密度值为
，第i段长度为，最大段饵料等效线密度值为，第i段饵料等效线密度值标幺值为，则有总投饵量为： =；其中：=；则；当总投饵量已知时，利用上式可确定最大段饵料等效线密度值，从而确定各直线作业段饵料线密度值。
26.在本实施例中，所述在投饵船按路径行驶进行投饵时，根据作业路径等效长度，对饵料下料进行比例控制的方法包括：gps/北斗定位系统每隔预设时间更新一次位置信号（例如gps/北斗信号接收器每0.1秒更新一次位置信号），从每个直线作业段开始通过对gps/北斗定位系统的位置信号的计算，得到当前位置与当前直线作业段开始点的距离；每前进s距离，就给绞龙电机施加一个强驱动信号，绞龙电机转动后，带动绞龙和编码盘旋转一定角度，使一定量的饵料下料，同时感应开关发生电平跳变，使绞龙电机驱动信号清零，绞龙电机停转；绞龙电机驱动信号与感应开关输出信号的时序逻辑图如图4所示；根据本次投饵作业饵料总量计算出感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s的初值；绞龙每旋转1圈的饵料下料量的确定，输送机直径为（dm），螺距为（dm），物料充填系数为，物料容重为；当绞龙水平安装时，绞龙每转1圈的饵料下料量（单位为kg）：；投饵船每行驶1m，第i段饵料等效线密度值标幺值为，绞龙每转1圈的饵料下料量为，则绞龙应旋转的转数：；绞龙每转1圈，编码器转一圈，感应开关发出次电平跳变信号，投饵船每行驶1m，感应开关应发出的电平跳变信号数：；感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离（m）的初值：
。
27.在本实施例中，所述根据剩余路径等效长度和剩余饵料重量，动态调节饵料的下料量的方法包括：通过比较当前剩余饵料重量与饵料总重量之比和待投饵加权路线长度/总投饵加权路线长度之比，动态调节感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s；饵料总重量为，当前剩余饵料重量为，总投饵加权路线长度为，待投饵加权路线长度为
，
：；若剩余饵料偏多，即：；此时使下一个直线作业段感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s降低5%；如若剩余饵料偏少，即：；则使下一个直线作业段感应开关每发出1个电平跳变信号对应的投饵船行驶距离s提高5%。解决了人工撑船投饵喂料的工作效率低，采取定点投饵机又只能固定在某一地点固定投饵难以做到均匀投饵的问题，解放了农村劳动力，提高了生产效率。
28.实施例2在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种采用实施例1中基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法的投饵系统，包括：获取模块，获取待投饵区域的坐标数据，并确定投放饵料的相关参数；反馈模块，设置下料绞龙转角反馈；规划模块，进行投饵船的路径规划；下料模块，在投饵船按路径行驶进行投饵时，根据作业路径等效长度，对饵料下料进行比例控制；以及调节模块，根据剩余路径等效长度和剩余饵料重量，动态调节饵料的下料量；各模块的具体功能在实施例1中已经详细描述，在本实施例中不再赘述。
29.实施例3在实施例1的基础上，本实施例3还提供一种采用实施例1中基于gps/北斗和绞龙转角反馈的自动投饵船精细投饵方法的投饵船，包括：料仓、下料绞龙、绞龙电机、绞龙电机驱动电路、码盘、感应开关、抛盘、称重传感器、船体及驱动系统、船体驱动系统调速电路、gps/北斗定位模块和控制器；所述料仓适于存储饵料；码盘与绞龙同轴安装，绞龙电机在带动绞龙旋转的同时，带动码盘旋转，感应开关通过码盘齿槽位置的变化，发生输出信号电平的变化；投饵船工作时，控制器控制绞龙电机带动绞龙旋转输出饵料，再由抛盘抛撒到水面
上，完成饵料的投放；所述gps/北斗定位模块与所述控制器电性连接，以获取投饵船的位置信息；所述控制器适于通过所述船体驱动系统调速电路控制船体及驱动系统，以调整行驶速度；所述控制器适于通过所述绞龙电机驱动电路驱动所述绞龙电机工作；所述称重传感器适于称量料仓中饵料的重量。
30.综上所述，本发明通过获取待投饵区域的坐标数据，并获取投放饵料的相关参数；通过投饵船进行投饵；进行投饵船的路径规划；在投饵船按路径行驶进行投饵时，对饵料下料进行控制；以及动态调节饵料的下料量，实现了提升全自动投饵船的投饵准确率，精确控制饵料抛幅与投饵密度可大大提高工作效率，解放农民劳动力，促进水产养殖业的蓬勃发展。
31.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
32.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
33.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-onlymemory）、随机存取存储器（ram，randomaccessmemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
34.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。