技術(shù)特征：

1.一種多傳感器融合的拖拉機(jī)導(dǎo)航控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)，其特征在于：所述的上位機(jī)和下位機(jī)通過串口通信模塊相互連接，共同實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)位置精準(zhǔn)定位和設(shè)定路徑的精確跟蹤；上位機(jī)連接觸摸屏、北斗定位接收模塊、圖像采集模塊、位姿檢測模塊、串口通信模塊；下位機(jī)連接數(shù)據(jù)存儲模塊、壓力檢測模塊、CAN通信模塊、換向閥控制模塊、電壓檢測模塊、車速檢測模塊、車輪轉(zhuǎn)角檢測模塊、電源模塊、報(bào)警及緊急處理模塊和串口通信模塊；所述的換向閥控制模塊分別與電壓檢測模塊和液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電連接；所述的壓力檢測模塊還與液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器融合的拖拉機(jī)導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的上位機(jī)通過串口通信模塊發(fā)送給下位機(jī)用于路徑跟蹤的數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前航線偏移量、當(dāng)前航向角偏移量、預(yù)估行駛距離、當(dāng)前行駛速度、預(yù)估路徑曲度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器融合的拖拉機(jī)導(dǎo)航控制系統(tǒng)的定位方法，其特征在于：通過上位機(jī)對拖拉機(jī)進(jìn)行定位，包括如下步驟：

(1)通過觸摸屏設(shè)定拖拉機(jī)工作田間模式：無農(nóng)作物田地，有農(nóng)作物田地；

(2)采用雙天線的北斗接收裝置，用北斗定位接收模塊獲取拖拉機(jī)的絕對位置、行駛速度和航向角信息；

(3)采用位姿檢測模塊獲取拖拉機(jī)的航向角、橫滾角、俯仰角數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)對北斗定位信息進(jìn)行修正；

(4)如果田間模式設(shè)定為無農(nóng)作物田地，則關(guān)閉圖像采集模塊，不采用機(jī)器視覺定位方式；如果田間模式設(shè)定為有農(nóng)作物田地，則開啟圖采集模塊，對采集圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并生成導(dǎo)航基準(zhǔn)線、獲取表征農(nóng)作物特征的基本點(diǎn)；

(5)如果田間模式設(shè)定為無農(nóng)作物田地，則完全采用經(jīng)過位姿信息修正的北斗定位和路徑數(shù)據(jù)；如果田間模式設(shè)定為有農(nóng)作物田地，則采用模糊自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波器對北斗定位數(shù)據(jù)和機(jī)器視覺數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，生成精確的拖拉機(jī)位置數(shù)據(jù)和路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器融合的拖拉機(jī)導(dǎo)航控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，控制方法為路徑跟蹤控制，包括如下步驟：

(1)路徑跟蹤控制系統(tǒng)采用串級控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中主回路采取前饋加反饋控制方法，副回路采取單位負(fù)反饋方法，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由偏移量設(shè)定值O_S(s)、當(dāng)前航線偏移量O_R(s)、偏移量控制器C_O(s)、轉(zhuǎn)角控制器C_S(s)、換向閥控制器C_V(s)、電壓采集V_M(s)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)G(s)、預(yù)估路徑曲度PC_R(s)、當(dāng)前航向角偏移量A_R(s)、航向角控制器C_A(s)、車輪轉(zhuǎn)角反饋A(s)、上位機(jī)發(fā)送的車速V_R(s)、車速采集V_M(s)、參考車速V_U(s)組成；

(2)主回路中的反饋控制器為偏移量控制器C_O(s)，其設(shè)定值輸入為偏移量設(shè)定值O_S(s)和當(dāng)前航線偏移量O_R(s)的差值，偏移量控制器C_O(s)的輸出為轉(zhuǎn)向角度θ_FB，通過如下公式計(jì)算：

其中ΔO＝O_S(s)-O_R(s)，K_FB1為偏移量控制器比例系數(shù)，K_FB2為偏移量控制器微分系數(shù)，K_FB3為偏移量控制器二階微分系數(shù)；

(3)主回路中的前饋控制器為航向角控制器C_A(s)，其參考輸入為預(yù)估路徑曲度PC_R(s)、當(dāng)前航向角偏移量A_R(s)和當(dāng)前航線偏移量O_R(s)，航向角控制器C_A(s)的輸出為轉(zhuǎn)向角度θ_FF，通過如下公式計(jì)算：

其中K_FF1為航向角控制器路徑曲度控制比例系數(shù)，K_FF2為航向角控制器比例系數(shù)，K_FF3為航向角控制器微分比例系數(shù)；

(4)副回路控制器為轉(zhuǎn)角控制器C_S(s)，其設(shè)定值為θ_FB與θ_FF之和與車輪轉(zhuǎn)角反饋A(s)的差值，參考輸入量為車輪轉(zhuǎn)角反饋A(s)和參考車速V_U(s)，其中參考車速V_U(s)由上位機(jī)發(fā)送的車速V_R(s)和車速采集V_M(s)決定，按照如下公式確定參考車速：

$V_U\left(s\right)=\left\{\begin{array}{cc}{V}_M\left(s\right)& \left(V_M\right(s)\≤2)\∪\left(V_R\right(s)=0)\\ V_R\left(s\right)& \left(V_M\right(s)\>2)\∪\left(\right(V_M\left(s\right)=0)\∩(V_R\left(s\right)\≠0\left)\right)\end{array}\right.$

轉(zhuǎn)角控制器C_S(s)的輸出為車輪轉(zhuǎn)角設(shè)定值θ，通過如下公式計(jì)算：

其中K_θ為轉(zhuǎn)角控制器C_S(s)的比例系數(shù)；

(5)換向閥控制器C_V(s)的設(shè)定值為車輪轉(zhuǎn)角設(shè)定值θ，其通過換向閥控制模塊輸出負(fù)10V至正10V范圍的電壓控制液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。