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gps导航计算机毕业设计开题报告精选

时间:2017-11-13 来源:学术堂 所属分类: 开题报告 本文字数:6548字
  全球卫星定位系统(GPS)能全天候全天时提供高精度的位置、速度和时间信息,在军事和民用上显现出越来越重要的用途,其应用前景远远超出人们的想象。尽管GPS已成为高精度的导航定位系统,但它仍存在一些重大误差源。只有深刻理解这些误差,才能了解GPS的局限性,才能削弱这些误差的影响。我们在这里和大家分享一篇gps导航计算机毕业设计开题报告
  
  题目:嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制技术的研究
  
  一、研究的意义
  
  精准农业,也叫精确农业(Precisionagriculture),是在20世纪90年代,为了倡导环境保全型的农业,由美国明尼苏达大学的土壤学者的提出。通过使用科学技术手段,从而让农田内不同单元小区的农业生产的投入为最经济和科学合理的,以达到获得经济、环境等方面最高的回报目的,从而实现农业生产的精准管理的方式,这种方式是精准农业技术思想的实质。
  精准农业的技术核心是用信息技术改造传统农业,将全球定位系统,地理信息系统等高新技术集成起来,实现农业可持续发展目标。拖拉机是实施精准农业所必须的物质载体,它可以与附装的、悬挂的或牵引的的农机具一起完成起垄、播种、施肥、喷药等大部分田间作业。
  精准农业的技术体系可以分成两类,一是基于3S技术的精准农业,另一类基于传感器技术的精准农业。
  基于3S技术的精准农业,也被称为基于地图的精准农业(Map-basedapproach),是以地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感技术(RS)和计算机自动控制系统为其主要核心。农业信息的重要组成部分是精准农业,特点是在土壤的监测和作物信息数据分析使用地理信息系统,作为属性数据,并与矢量化地图数据一起制成具有实效性和可操作性的田间管理信息系统。
  基于传感器的精准农业(Sensor-basedapproach),可以通过使用传感器及时性的特点,测定所需的特性,如土壤、作物等,对这些测得的信息,经过快速的数据处理以后,就可以直接用于控制变量管理,所以,这种操作可以不依赖GPS系统的支持,同样也不依赖GIS的支持。
  从当前的研究进展得知,以3S技术为基础的精准农业的应用较为普遍,主要原因是因为田间实时传感器昂贵,精度差。另一方面,采用GPS定位技术和GIS技术相结合的方法,对土壤的取样、产量的实时监测、遥感、土壤地图的绘制等都非常的便利,加上统计学、作物模拟的多种方法,使得以3S技术为基础的精准农业的应用模式更为普遍。
  随着劳动生产率的挑高,农用拖拉机向大型化方向的发展,这种趋势在欧洲和北美表现尤为明显。近几年,在我国东北地区,其发展势头也日益迅猛,另外,现代农业作业要求作业速度越来越快、作业幅宽越来越宽、作业质量越来越高,其结果就是人们越来越依赖少数几台功率较大的拖拉机,并迫切需要能够最大限度的提高这些拖拉机的作业效率。这也对驾驶员的操作水平提出了越来越高的要求,驾驶员的工作负荷也越来越大。在高速宽幅作业机械行进过程,要求驾驶员操纵作业机械精确的沿作物行间隙或预定路线行走。
  我国目前的农业生产比较落后,普遍存在资源利用率低,投入产出率低的的现象。现有农业生产主要基于农业原料(如化肥等)的大量投入条件下获得的,由于盲目的施用大量的化肥,化肥投入量大,每年单位耕地面积化肥投入量高于世界平均水平的3倍多。
  嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统综合运用了嵌入式技术、GPS、GIS和计算机编程等技术。
  GPS和GIS技术是嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统的核心技术,如何利用相关的技术提高嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统的整体性能正处于不断的发展与完善中,开展针对基于GPS和GIS技术的研究不仅可以提高系统的性能,而且还提高系统的可靠性。
  综上所述,通过对嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统的应用研究,可以提高对农业机械的控制和驾驶水平,保障农业机械作业时,可以安全、高效的进行。不断完善嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统的研究,相当于提高了农业机械的作业效率、降低驾驶员的工作量,减轻驾驶员的生理和心理上的负担;而且众所周知,一些农田作业环境非常恶劣,如实施农药和化肥的喷洒作业时,会对驾驶员身体产生一定的危害。嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统有利于提高劳动生产效率、降低驾驶难度、提高作业质量,将驾驶员从恶劣环境中解放出来。因此,开展研究嵌入式农机GPS导航及变量施肥控制系统的应用研究是非常有必要的,对实现我国农业机械的现代化发展意义非常的重大。
  
  二、国内外研究现状
  
  国外研究动态目前,世界上对精准农业的实践应用到很多方面,例如配方施肥,精量播种,病虫害防治,杂草清除和水分管理,都有精准农业的参与。在一些发达国家中,精准农业已经成为对合理使用农业资源、改善生态环境和农业可持续发展的科学技术基础。在发达国家,为改善生态环境和农业的可持续发展,对农业资源合理的使用,在精准农业的研究上已投入大量人力和物力,而且还成立了专门的研究机构,并且在大学里面设立与精准农业有关的课程体系。
  发展精准农业最早的国家是美国,目前,美国连接到互联网的农民约为51%,使用直升机进行耕作管理的农场为20%,许多大中型农场都安装了GPS定位系统。这些对高新技术的应用,在美国成为农业信息化的主要内容,同时也打造出美国的精准农业体系。
  在美国,在甜菜、小麦、玉米和大豆等作物的种植上,广泛的使用精准农业技术。美国CASE和美国JOHNDEERE研究开发出一套准精准农业机械装备,包括:大型气力输送试变量施肥播种机,联合收获机产量检测系统,大型自走式变量喷药机,农机作业GPS导航自动驾驶装置。
  在上世纪70年代,世界许多工程师,对农田机械的自动导航进行了研究。
  比较具有代表性的国家主要以美国、日本、欧洲等发达国家。美国的Conner等人,试验是以JoneDeere7800拖拉机为平台,将4个独立的GPS安装在驾驶仓外,产生的定位信息频率是10Hz,从而达到了以4天线载波相位的GPS导航目的,定位精度达到了2.5cm.斯坦福大学也同样也以JoneDeere拖拉机为试验平台,使用4个DGPS座位导航仪器,由试验结果可以知道,在以速度为3.25公里/小时的直线行驶中,其最大偏差的值为2.5cm.
  1998年Noguchi等人采用ExtendedKalmanFilter(EKF)对机器视觉、PTK-GPS、GDS融合导航问题进行了研究,对3种传感器的4种不同的组合方式的导航控制进行了相关的试验研究,其中包括RTK-GPS(精度±20cm)与GDS融合后的导航精度达到±8.4cm.
  
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