智能农机远程操控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能农机远程操控系统，能够让农机将资源合理的进行配置，能够充分有效地控制农机作业，同时方便查看农机信息数据。具体包括农机离线地图服务模块、农机通讯模块、路径规划模块；农机离线地图服务模块，用于解决无人农机野外作业时，因为网络信号问题导致农机地图获取失败等问题；农机通讯模块用于无人农机与多个农机远程控制终端系统之间的通讯，具体采用服务通讯的方式；路径规划模块包括转场路径规划模块和作业路径规划模块，用于远程规划农机行驶路径。本发明专利技术实现了对农机的远程控制，减少了人力、物力、大大提高了效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
智能农机远程操控系统


[0001]本专利技术涉及智能农机
，具体涉及一种智能农机远程操控系统。

技术介绍

[0002]农业现代化是我国近些年来一直所要实现的目标。国内农机生产厂家将现代控制技术、传感技术、单片机技术和智能手机开发技术应用到农机管理中，实现农机现代化、智能化和网络化控制。然而目前还没有集无人驾驶，远程监测、控制于一体的农机系统。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种智能农机远程操控系统，本专利技术是基于卫星定位、地图和无线通信等技术的农机远程控制与信息监管系统，目的是让农机将资源合理的进行配置，能够充分有效地控制农机作业，同时方便查看农机信息数据。本专利技术包括无人农机(车载端) 与多个便携式移动终端(农机远程控制终端系统)，通过终端可以对农机进行相应远程控制，减少了人力、物力、大大提高了效率。
[0004]本专利技术用于对农机进行远程控制和状态监测，设计了基于浏览器web的农机远程控制终端系统，农机远程控制终端系统用于卫星地图的显示，设备连接、作业区域规划、农机远程控制路径规划、农机远程操控、农机视角视频实时图传功能。
[0005]系统研发主要包含以下几个方面：
[0006](1)系统总体设计：根据无人农机作业实际需要，确定系统的功能性需求。在应用场景下确定非功能性需求。在现有系统分析总结的基础上，确定基于web的开发平台，在此基础上对软件进行整体架构设计。
[0007](2)系统功能设计：针对农机作业需求确定，系统主要功能包括卫星地图显示、农机与终端通信、下发作业区域、远程路径规划、农机远程控制、农机视角实时视频图传。
[0008](3)系统关键技术：根据系统设计实现，关键技术包括自动路径规划、终端和农机通信。
[0009]本专利技术具体包括农机离线地图服务模块、农机通讯模块、路径规划模块；
[0010]农机离线地图服务模块，用于解决无人农机野外作业时，因为网络信号问题导致农机地图获取失败、农机定位误差增大的问题，具体的，在农机本地电脑上，创建农机web服务，采用离线地图方式，将网络地图离线下载到农机本机电脑，然后将地图数据作为地图服务，通过局域网络对外发布地图服务。
[0011]农机通讯模块用于无人农机与多个农机远程控制终端系统之间的通讯，具体采用服务通讯的方式，即service方式，service通信是双向的，包括两部分，一部分是请求方Clinet，另一部分是应答方，即服务提供方Server，当请求方Client向应答方Server发送一个请求时，等待server处理，server处理完后将执行请求后的结果返回请求方Clinet；Service是同步通信方式，所述的同步指请求方Clinet发布请求后会在原地等待，直到应答方处理完了请求并且完成了反馈才会继续执行。
[0012]无人农机执行无人化作业，通常会有很多终端对农机进行远程操控、规划，同时，农机也会对远程控制端的操控作业进行系统状态、信息的反馈，因此，在农机开发过程中，需要着重克服解决2个技术难点：
[0013]多机通讯；即无人农机和多个控制终端连接通讯，每个控制终端都可以发布命令，控制农机作业，互不干扰。
[0014]农机状态信息反馈；即农机收到指令后，会对指令信息进行反馈，发送给远程操控终端，同时，农机实时状态信息，如速度、电量、定位、视频信息也应该按一定频率实时反馈给远程控制终端，进行农机状态实时监控显示。
[0015]常见的机器人系统通信方式是基于topic话题通信，在机器人系统中创建2个节点(node), 一个发布话题节点，一个接收话题节点，创建好后即可实现同一话题的发布和接收；也可以实现一个node话题发布，多个node接收(即多机通讯)。但是这种通讯方式，有一个缺点，话题接收后没有反馈，也就是单向通讯，通讯成功与否，发布者不知道，容易造成通讯失败，而操作者不知道。比如远程操控终端发布了作业指令给农机，但是农机因为故障没收到指令，操作者认为任务命令下发了，农机就已经在作业，而真实情况是农机静止，对远程的农机状态全然不知。
[0016]为了解决上述问题，本专利技术采用服务通讯的方式，service方式在通信模型上与topic做了区别。Service通信是双向的，它不仅可以发送消息，同时还会有反馈。所以service包括两部分，一部分是请求方(Clinet)，另一部分是应答方/服务提供方(Server)。这时请求方(Client) 就会发送一个request，要等待server处理，反馈回一个reply，这样通过类似“请求
‑
应答”的机制完成整个服务通信。
[0017]路径规划模块包括转场路径规划模块和作业路径规划模块，用于远程规划农机行驶路径。
[0018]所述的转场路径规划模块用于规划农机在机库和农田之间的行驶道路，具体的，首先，在地图中选取起始位置，并利用GPS定位获取起始位置的位置信息；在农机远程控制终端的操作面板上，按顺序绘制农机作业区块的顶点，每个顶点带有位置和朝向信息；根据农机起始点和区块第一个顶点的位置和朝向信息，使用全局搜索算法在代价地图上规划出一条从起始点到进入作业区域的最佳转场路径；返回时同样使用搜索算法，此时是根据农机完成作业时的位置和朝向信息规划出至起始点的路径。其中，有Dijkstra和A*两种全局搜索算法供用户选择。
[0019]所述的作业路径规划模块用于规划农田作业区域内的路径规划。具体的，绘制作业区块的目标顶点，按顶点绘制的顺序依次连接会生成一个目标多边形；在目标多边形内，选择最短的一条边作为目标边，以该边边长和方向，生若干条平行的线段，线段间间隔为作业耕宽；然后，在两两线段间添加转弯路径使农机可以连续作业，当耕宽大于等于两倍的农机最小转弯半径，采用弓型Bow路径进行转弯，当耕宽小于两倍的农机最小转弯半径，采用鱼尾型 Fishtail或灯泡型Bulb路径进行转弯。
[0020]所述的这类线段为农机往返的作业路径，此时还需在两两线段间添加转弯路径使农机可以连续作业。所添加的转弯路径朝向需要按奇偶性放置，即同为奇数次的转弯路径同向并与同为偶数次的转弯路径反向。考虑到农机实际的转置方式，转弯路径的形状还需要根据农机的最小转弯半径与耕宽间的数值关系，自动调整为鱼尾型(Fishtail)，灯泡型
(Bulb)，弓型(Bow) 三种类型中的合适路径。耕宽大于等于两倍的最小转弯半径，采用弓型(Bow)路径，即180
°
转弯；耕宽小于两倍的最小转弯半径，采用鱼尾型(Fishtail)或者灯泡型(Bulb)路径，具体人为设定；
[0021]根据用户需求，作业路径规划的模式分为往返路径和回型路径，每个回型间隔为一个耕宽，用户可以在操作面板上自行切换调整。
[0022]有益效果：
[0023]本专利技术使农机对资源进行了合理配置，充分有效地控制农机作业，方便查看农机信息数据，使农机实现了无人驾驶、自动控制等多种功能。
附图说明
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智能农机远程操控系统，用于无人农机和多个便携式移动终端，其特征在于，包括：农机离线地图服务模块、农机通讯模块以及路径规划模块；农机离线地图服务模块，用于解决无人农机野外作业时，因为网络信号问题导致农机地图获取失败、农机定位误差增大的问题，具体的，在农机本地电脑上，创建农机web服务，采用离线地图方式，将网络地图离线下载到农机本机电脑，然后将地图数据作为地图服务，通过局域网络对外发布地图服务；农机通讯模块用于无人农机与多个农机远程控制终端系统之间的通讯，具体采用服务通讯的方式，即service方式，service通信是双向的，包括两部分，一部分是请求方Clinet，另一部分是应答方，即服务提供方Server，当请求方Client向应答方Server发送一个请求时，等待server处理，server处理完后将执行请求后的结果返回请求方Clinet；Service是同步通信方式，所述的同步指请求方Clinet发布请求后会在原地等待，直到应答方处理完了请求并且完成了反馈才会继续执行；路径规划模块包括转场路径规划模块和作业路径规划模块，用于远程规划农机行驶路径；所述的转场路径规划模块用于规划农机在机库和农田之间的行驶道路，具体的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿春雷，于文尧，胡金龙，
申请(专利权)人：潍坊中科晶上智能装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：