惯性传感器定位系统研究

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1、惯性传感器定位系统研究摘要：针对农用机械特别是南方水山耕作机械在生产作业中定位难、制导精度不高的情况，为实现其定位精、白动化程度高的要求，提出了以AT89C51单片机为中央处理器和基于数字PID的控制算法的惯性传感器定位系统。该系统通过光电编码盘和陀螺仪进行数据采样，然后执行数字PID控制，输出控制最调节执行机构触发端的通断，从而实现对作业机械精确定位的控制。结果表明：将该惯性定位系统同单片机和数字PID控制算法结合使用，能提高系统的定位精度，达到南方水山耕作机械小血积作业的定位要求。关键词：定位;光电编码盘;陀螺仪；单片机；PIDInertialSensorPositioningS

2、ystemResearchStudent:PengKaiTutor:LuoYahui(OrientScience&TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract：Referringthesituationofagriculturalmachinery,especiallysouthernpaddyfieldfarmingmachinery,havingdifficultyinpositioningandlowprecisionincontrol,torealizeitshighprecisi

3、onpositioningandhigh-degree-automationdemand,thispaperintroduceaorientationsystemofinertiasensorbasedonthecentralprocessorsinglechipAT89C51anddigitalPIDcontrolmethod・Thissystemsamplesdatethroughphotoelectricity-coding-diskandgyroscope,thencarriesonaPIDcontrol,meanwhile,outputsthecontrolquantity

4、toadjusttheangleofflowofadminister-machinecontrolled・Thusthesystemcontrolprecisionpositioning.Theresultsshowsthattheorientationsystemofinertiasensorcanincreasetheprecisionofpositioningofsystemandachievethepositioningdemandofsouthernpaddyfieldfarmingmachinerysmallareasofwork,throughthesinglechip

5、anddigitalPIDcontrolmethodusedincombination・Keywords：positioning;photoelectricity-coding-disk;gyroscope;singlechip;PID41刖吞2012年屮央一号文件明确指出提高农业科技创新和推广能力，力争在关键领域和核心技术上实现重大突破。近年来，生物生产机器人开发、农业机械自动化、智能化是世界上农业工程领威研究的热点，尤其我国在国家“三农”政策的大力支持下，农业机械化、自动化和农业机器人研究近几年来发展迅速。农业机械自动化是实现现代精细农业，捉高生产率和减少施肥、施药的关键技术z—

6、；实现农业机械t动化能冇效减少农业劳动人口减少的彩响。实时定位即找出作业机械在空间的位置，是完成英他任务的前捉，同时也是实现生物生产机器人和农业机械自动移动的基础性难题。为突破这一基础性难题，研制一种构成和运用原理简单、成本低、应用性强的定位系统，冇望改变农业机械自动导航定位系统基本依赖价格不菲的全球导航系统GPS的局而⑴。航向和速度是确定水山耕作机械运动轨迹的重耍参数，为实现南方水III耕作机械的定位和自动驾驶，必须对其进行精确定位和导航。世界各国采用不同方法对该技术进行了大量研究，目前，应用较为广泛的定位系统有全球定位系统、无线电定位、视觉定位和惯性传感器定位等。在农用机械屮，G

7、PS全球定位系统是运用最多的定位系统。高精度GPS定位系统复杂，造价昂贵，不适合南方水山小而积作业；而价格较低的GPS系统定位精度不够，无法对农业机械进行精确定位；.ftGPS在农业机械导航应用中存在一定的限制，如农田作业时，尤其在山区进行农山作业时，由于树林、山脉等障碍物阻碍微波传送，使GPS精度明显下降；再者GPS不能在温室大棚室内使用，而温室农业是现代农业的重要组成部分。无线电定位由于其工作均与无线电波的传播冇关，因此在一定程度上受气候、地形、位置和