Способ определения дальности при автовождении машинно-тракторного агрегата Советский патент 1993 года по МПК A01B69/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к приемам определения дальности до ориентира от машинно-тракторного агрегата при его автовождении на плантации во время выполнения технологических операций.

Известны способы определения дальности до ориентиров, включающие излучение электромагнитных волн от машинно-тракторного агрегата, ретрансляцию их в возвратном направлении и сравнение разницы фаз излучаемых и ретранслированных волн, которая пропорциональна дальности прямого и обратного пробегов. i Их общим недостатком является то, что присущая каждому из них погрешность определения дальности ограничивает перечень технологических операций, выполняемых машинно-тракторным агрегатом при его автовождении на рабочем гоне. Повышение точности определения дальности расширяет применение автовождения на большем количестве технологических операций. Известен способ определения дальности при автовождении машинно-тракторного агрегата, заключающийся в том, что излучают сигнал на несущей мае штаб частоте, фиксируют фазу напряжения несущей масштаб частоты, ретранслируют сигнал в обратном направлении и принимают ретранслированный сигнал, который целесообразно принять за прототип.

Недостаток его, кроме недостаточной для ряда технологических операций полеводства точности, еще и в том, что ретранслятор устанавливают вне машинно-тракторного агрегата, на удалении от него в пределах километра и более. Это затрудняет его обслуживание трактористом и охрану трактора, создавая неудобства при реализации способа, усложняет энергоснабжение и контроль за работой рентран- слятора дистанционно.

Целью изобретения является повышение точности определения дальности.

Достигают цель тем, что принятый ретранслированный сигнал переизлучают и принимают перёизлученный отраженный сигнал,

(Л

С

v| о со

00 СО

со

со

а дальность определяют по соотношению фаз напряжения прямого и отраженного переизлученного сигналов, при этом длину волны несущей масштаб частоты принимают равной учетверенному шагу, которому кратна ширина междурядий.

Сущность изобретения заключается в том, что излучают несущую масштаб частоту и ретранслируют ее в возвратном направлении с одного и того же конца дальности и переизлучают ее на противоположном конце, например, уголковым отражателем. Несущая масштабная частота пробегает определяемую дальность не два, как в прототипе, а в четыре раза, и поэтому при той же погрешности измерения разности фаз дальность узнают вдвое точнее. Кроме того, при длине волны, несущей масштаб частоты, вчетверо большей шага, которому кратна ширина междурядий, величину однозначно определяемого расстояния периодической функции уменьшают в несколько раз и тем самым не только во столько же раз уменьшают ошибку определения дальности при той же точности измерения разности фаз, но и сохраняют кратность рабочей ширины машинно-тракторного агрегата при любой его рядности расстоянию между изофазами электромагнитного поля, что повышает удобство пользования способом.

Положительный эффект заявляемого способа, прежде всего в большей точности. Кроме того, излучение и ретрансляция несущей масштаб частоты с одного и того же конца определяемой дальности позволяет разместить и приемопередатчик несущей масштаб частоты (ведущую станцию) и ретранслятор (ведомую) на борту машинно- тракторного агрегата, что повышает удобство в обслуживании их трактористом, упрощает энергоснабжение ретранслятора от электросети трактора и у прощает трактористу контроль за работой ретранслятора.

Известное устройство-прототип и широко известный уголковый отражатель вполне достаточны для реализации заявляемого способа на, например, 3 см диапазоне несущей частоты (10 ГГц).

. На чертеже представлена схема исходного излучения, ретрансляции и переизлучения несущей масштаб частоты способа определения дальности при автовождении машинно-тракторного агрегата.

Условные обозначения на чертеже:

1 - устройство-прототип для измерения дальности;

2 - ведущая станция, излучающая несущую масштаб частоту;

3 - ретранслятор - ведомая станция, ретранслирующая несущую масштаб частоту;

4 - уголковый отражатель, переизлуча- ющий несущую масштаб частоту;

5 - излучение несущей масштаб частоты, исходный луч;

6 - переизлучение несущей масштаб частоты, отраженный луч;

7 - возвратный луч рентранслироаан- ной несущей масштаб частоты;

8 - переизлученный возвратный луч ретранслированной несущей масштаб частоты;

9 - определяемая дальность D;

10 - рядки сельскохозяйственной культуры, например, сахарной свеклы;

11- машинно-тракторный агрегат на рабочем гоне в режиме автовождения;

12 - свая для установки уголкового отражателя.

Пусть устройство 1 размещено на машинно-тракторном агрегате 11, находящемся на плантации, например, сахарной

свеклы 10 на некотором расстоянии 9 от оптического центра уголкового отражателя А. Генератором высокой частоты при помог щи ведущей станции 2 излучают модулиро- ванные несущей масштаб частотой

напряжение Ui:

Ui Uwi sinuA t,(1.) где UM1 - амплитуда колебаний напряжения несущей масштаб частоты;

(Ум - круговая масштабная частота;

t - текущее время.

Луч 5 исходного излучения уголковым отражателем 4 на противоположном конце участка, находящегося на расстоянии 9, переизлучают в отраженный луч 6, который

поступает на вход ретранслятора 3, и затем несущую масштаб частоту на отличающейся несущей частоте ретранслируют в возвратном направлении лучом 7. На другом конце участка, расположенного на расстоянии 9,

уголковым отражателем 4 ретранслированную несущую масштаб частоту переизлучают в направлении машинно-тракторного агрегата 11 лучом 8, который поступает на вход приемопередатчика ведущей станции

2. Начальную фазу колебаний несущей масштаб частоты принимаем равной нулю. Тогда напряжение Ш колебания возвращенного ретранслированного сигнала на выходе приемника будет:

1)2 UM2Sin (Ум t Г) - ( Н- 02)1,(2)

где т - время распространения колебаний от ведущей станции 2 до ретранслятора 3 через уголковый отражатель 4 и обратно.

(4)

(5)

f и (рг - фазовый сдвиг в цепях ведущей станции 2 и ретранслятора 3 соответственно.

Разность фаз напряжений Ui и Da равна Ду + (3) отсюда

(#)1 ) -.4D

ШмV

и, следовательно, учитывая скорость распространения радиоволн V,

D (1+0а)

Пренебрегая для простоты рассуждений величиной (pi + (pi) из-за ее малости (практически фазометр регистрирует общий фазовый сдвиг с учетом р и р& и учитывая, что (Ом 2 я f , получим

у v Л . А«р ,« 4ftfc 4f-2tt 4 2я (bj где f - несущая масштаб частота;

Л-длина волны несущей масштаб частоты.

Из формулы 6 следует, что однозначность определения дальности происходит пока фазовый сдвиг не превышает 2. Следовательно, дальность расстояния 9 получают в виде периодической функции с шагом в четверть длины волны несущей масштаб частоты и на это же расстояние отстоят друг от друга изофазы электромагнитного поля по выходу ведущей станции 2.

Пример расчета длины волны несущей масштаб частоты при обработке, например, сахарной свеклы с междурядьем 450 мм и точности способа.

Принимаем, что ширина междурядий кратна, например, 3 шагам периода дальности. Тогда из определения отличительных признаков способа следует, что длину волны несущей масштаб частоты принимают равной

А 4 450:3 - 600 мм, а шаг периода дальности D1

п А . Ар 600 . 360° 3 2я 360° т.е. ширина междурядий (450 мм) кратна шагу периода дальности и, следовательно, культиватор любой рядности по своей ширине кратен расстоянию между изофазами электромагнитного поля (по выходу веду150мм,

щей станции 2), что упрощает пользование способом при осуществлении смежных проходов машинно-тракторного агрегата. Вместе с тем, для определения дальности с точностью, например ДО 1 мм достаточно определить разность фаз с точностью

0

5

8тгДО 8-180°-1

2,4

о.

Я600 что вполне достижимо и достаточно по точности. .

В частном случае (для узких междурядий) кратность ширины междурядий шагу периода дальности можно принять равной 1. Тогда длину волны несущей масштаб частоты принимают равной 4-450

А 1

1800мм.

а шаг периода дальности ni Я Др 1800 360° и Vbn--4 --

450 мм, 360°

т.е. равным ширине междурядий сахарной свеклы.

Следовательно, расстояния между изофазами электромагнитного поля (по выходному сигналу приемника ведущей станции) для сахарной свеклы равны ширине междурядий, что повышает удобство пользования

способом.

Положительный эффект от предлагаемого способа заключается в том, что известными устройствами в несколько раз повышают точность определения дальности

ПРИ автовождении машинно-тракторного агрегата, все электронные приборы устройства размещают на борту машинно-тракторного агрегата, и поэтому трактористу удобней их обслужить и контролировать работу.

Кроме того, соблюдение предлагаемых количественных пропорций между шириной междурядий обрабатываемой культуры и

длиной волны несущей масштаб частоты, упрощает при пользовании способом направление машинно-тракторного агрегата с культиватором любой рядности по смежным проходам вдоль изофаз электромагнитного

поля (определяемых на выходе приемника ведущей станции 2).

Формула изобретения

Способ определения дальности при автовождении машинно-тракторного агрега- fa, заключающийся в том, что излучают сигнал на несущей масштаб частоте, фиксируют фазу напряжения несущей масштаб частоты1 ретранслируют сигнал, в обратном направлении и принимают ретранслированный сигнал, отличающ и и с я

тем, что, с целью повышения точности определения дальности, принятый ретранслированный сигнал переизлучают и принимают переизлученный отраженный сигнал, а дальность определяют по соотношению фаз напряжения прямого и отраженного переизлученного сигналов, при этом длину волны несущей масштаб частоты принимают равной учетверенному шагу ширины междурядий.

Сущность изобретения: способ заключается в зондировании.отражающего элемента на несущей масштаб частоте с фиксацией начальной фазы, приеме отра: женного сигнала, переизлучение его на отражательный элемент с последующей фиксацией повторно отраженного сигнала. Дальность определяют по соотношению фаз напряжения прямого и переизлученного сигналов. Длина волны несущей масштаб частоты принимается равной учетверенному шагу ширины междурядий. 1 ил.