專利名稱：包括全球定位系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的角隅灌溉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)，它具有澆灌到澆灌場地角隅部位的能力。更具體說，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的、用來引導(dǎo)角隅跨臂與系統(tǒng)中心回轉(zhuǎn)部分之間相對運動的裝置，其中包括一全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)向系統(tǒng)。
常規(guī)的中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)包括一長形主梁，該長形主梁以其內(nèi)端可轉(zhuǎn)動地連接到一中心回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上，并從該結(jié)構(gòu)向外伸展。常規(guī)中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)的主梁包括多個頭尾相接在一起的管件，這些管件支承在多個驅(qū)動塔架上。在大多數(shù)常規(guī)中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)中，處于最外側(cè)的塔架是主塔架，其它塔架則根據(jù)其相鄰梁部分的角度位移情況而有選擇地進(jìn)行驅(qū)動。
在20世紀(jì)70年代早期就開發(fā)了用于中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)的角隅系統(tǒng)，以便使方形場地的角隅部位能得到澆灌。例如可以參閱美國專利U.S.3,797,517；3,802,726；和3,902,668。角隅系統(tǒng)通常由一延伸梁或臂組成，有時該延伸梁被稱之為角隅跨臂，它可轉(zhuǎn)動地連接于主梁的外端，并至少由一個可操縱驅(qū)動塔架支承著。設(shè)有一導(dǎo)向系統(tǒng)用于導(dǎo)向或操縱延伸塔架和延伸梁，使其在主梁繞場地運行時外展地進(jìn)入場地的角隅部位?；蛟S最通用的導(dǎo)向延伸塔架的方法就是美國專利U.S.3,902,668所公開的埋線系統(tǒng)。但已經(jīng)開發(fā)了各種不同的驅(qū)動和操縱延伸塔架輪子的裝置。例如，可以參閱美國專利U.S.4,508,269和4,674,681。
盡管先有技術(shù)的系統(tǒng)在驅(qū)動和操縱延伸梁上是令人滿意的，但是應(yīng)該認(rèn)為利用一種GPS導(dǎo)向系統(tǒng)的本發(fā)明比起先有技術(shù)更可靠也更精確。
因此，本發(fā)明主要目的是提供一種包含有GPS導(dǎo)向系統(tǒng)的角隅灌溉系統(tǒng)。
本發(fā)明另一個目的是提供一種角隅灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有GPS接收裝置和一計算機(jī)裝置，計算機(jī)裝置用以接收和處理按照主梁位置來的GPS信息，并確定對于目前主梁位置說最佳的、延伸梁可操縱驅(qū)動輪的操縱角度，并使可操縱驅(qū)動輪定位于最佳操縱角度處。
本發(fā)明再一個目的是提供這種型式的系統(tǒng)，它利用GPS導(dǎo)向裝置來精確地使延伸梁相對于主梁定位，以及所有主梁相對于回轉(zhuǎn)中心的位置。
一自走式灌溉系統(tǒng)包括一主梁，該主梁以其內(nèi)端繞一中心回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)，并支承在多個自走式非操縱驅(qū)動塔架上，一延伸梁可轉(zhuǎn)動地固緊在主梁的另外一端上，以便澆灌場地的角隅部位。一可操縱驅(qū)動塔架支承著延伸梁，它包含有一對可操縱輪。設(shè)有用于可操縱驅(qū)動輪的操縱裝置，以便導(dǎo)向可操縱驅(qū)動塔架，使其沿預(yù)定的路線運行，從而使延伸梁在主梁接近場地角隅部位時能回轉(zhuǎn)地伸展進(jìn)入該角隅部位，并使延伸梁在主梁離開場地的角隅部位時能回轉(zhuǎn)地回縮。設(shè)有一控制裝置，用于操縱可操縱驅(qū)動塔架的驅(qū)動輪。該控制裝置包括一GPS接收裝置和一計算機(jī)裝置，該計算機(jī)裝置用以接收和處理按照主梁位置來的GPS信息，并確定對于目前主梁位置說最佳的、延伸梁可操縱驅(qū)動輪的操縱角度，并使可操縱驅(qū)動輪定位于最佳操縱角度處。GPS接收裝置位于中心回轉(zhuǎn)樞軸處，以及可操縱驅(qū)動塔架處。在主梁回轉(zhuǎn)時，位置信息為計算機(jī)裝置所利用，以確定可操縱驅(qū)動塔架相對于主梁回轉(zhuǎn)的精確位置。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作一說明，以便對本發(fā)明有更清楚的了解。


圖1是本發(fā)明角隅灌溉系統(tǒng)的立體圖；圖2是本發(fā)明裝備有GPS角隅導(dǎo)向系統(tǒng)的框圖。
圖1所示為本發(fā)明自走式灌溉系統(tǒng)或角隅灌溉系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包括有一常規(guī)的中心回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)12；一主梁14，它可轉(zhuǎn)動地連接于所述結(jié)構(gòu)，從所述結(jié)構(gòu)向外伸展，并支承在多個非操縱驅(qū)動塔架16,16A和16B上，而驅(qū)動塔架16B是最后的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(LRDU)。盡管圖中所示驅(qū)動塔架僅有三個，但主梁14可以采用任何數(shù)量的驅(qū)動塔架。延伸梁或角隅跨臂18在其內(nèi)端處可轉(zhuǎn)動地連接于LRDU16B上，它支承在一可操縱驅(qū)動塔架或裝置20(SDU)上，該驅(qū)動塔架具有一對可操縱輪22和24，這一對可操縱輪除控制裝置或?qū)蜓b置外，由電機(jī)以常規(guī)方式進(jìn)行操縱。目前一般控制角隅跨臂或延伸梁18伸展和回縮的方法在于在裝備有角隅跨臂的中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)上，例如美國專利3,902,668上檢測由沿SDU20所要求的路線埋設(shè)的導(dǎo)線發(fā)出的電場。為了實施這個方法，在樞軸12處使用一振蕩器，以便在埋設(shè)的導(dǎo)線中產(chǎn)生低頻信號，在SDU上安裝一天線和信號處理電子裝置，以檢測由埋設(shè)導(dǎo)線發(fā)射出的電場，并確定SDU輪22和24適宜的操縱角度，輪22和24使SDU20保持在埋設(shè)導(dǎo)線頂部的上方。這種方法的不足之處是導(dǎo)線及其安裝需要費用，以及輔助導(dǎo)線的斷裂。正是在這種裝備有常規(guī)的角隅跨臀的中心回轉(zhuǎn)灌溉系統(tǒng)上應(yīng)用了本發(fā)明的GPS導(dǎo)向系統(tǒng)。
在本發(fā)明中，利用GPS接收裝置作為位置檢測器開發(fā)了一種能為中心回轉(zhuǎn)灌溉角隅跨臂提供精確導(dǎo)行的導(dǎo)向和控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包括兩個GPS裝置(接收裝置和天線)，兩個基于“智能盒”(Smart boxes)的微處理器，一個通信線路[一般為由硬導(dǎo)線(hard-wired)連接的、從樞軸12至SDU20的RS-485差分總線(differential bus)]，和一個角度檢測器，用以監(jiān)測角隅跨臂可操縱輪的角度。更具體說，位于回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)12處的GPS接收裝置26最好是加拿大Marconi RTSTAR基準(zhǔn)接收機(jī)，而位于SDU20處的的GPS接收裝置最好是加拿大Marconi RTSTAR移動接收機(jī)。在樞軸12處的計算機(jī)30在運行上以常規(guī)方式與GPS接收裝置26互相連接。GPS接收裝置28最好與智能塔架盒(smart tower box)互相連接，而智能塔架盒則連接于采用一般設(shè)計的操縱角度檢測器36上。智能塔架盒38是隨選的，可以安置在LRDU16B處。
固定“基礎(chǔ)”GPS接收裝置26依據(jù)近似參考坐標(biāo)進(jìn)行程序設(shè)計。這里并不需要根據(jù)大地測量而來的精確坐標(biāo)，因為所有位置信息對于作為參考的地球中心說都是相對的一在兩個GPS接收裝置26和28之間一而不是絕對的。由于基礎(chǔ)GPS接收裝置26每一分鐘都在計算新的坐標(biāo)(利用軌道GPS衛(wèi)星提供的信息)，它將計算的坐標(biāo)與參考坐標(biāo)進(jìn)行比較，以確定在即時碼(immediate code)和載波相位(carrier phase)GPS信號方面的誤差。然后將該誤差傳送到角隅跨臂可操縱驅(qū)動裝置20處的智能盒32上。這“智能盒”32立即將這個數(shù)據(jù)傳送到一通信口處，例如傳送到“游動的”GPS接收裝置28的輔助通信口處。利用這個校正的數(shù)據(jù)，游動的GPS接收裝置28就能確定其天線相對于基礎(chǔ)GPS接收裝置26的天線的位置，其精確度為10～20厘米。利用該位置信息，“游動的”計算機(jī)32將全球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地區(qū)坐標(biāo)，并確定SDU20對于樞軸12的相對距離和相對角度。根據(jù)這個距離信息和角度信息，在SDU20處的智能盒32就能確定合宜的可操縱輪22和24的操縱角度，并由此對該兩個可操縱輪進(jìn)行控制。確定合宜的操縱角度涉及到一軟件檢查表，該表包含有理想的樞軸-SDU的距離，而該距離是基于樞軸-SDU的角度是從0.0到359.9的。計算的樞軸-SDU距離和理想的樞軸-SDU距離之間的差別(對應(yīng)于流動的樞軸-SDU的角度)作為誤差項被用在用于操縱輪22和24的Pl(比例積分，proportional-integral)控制循環(huán)(control loop)中。
軟件檢查表對于各場地說都是特定的，是在系統(tǒng)回轉(zhuǎn)一周過程中確定的。在這個回轉(zhuǎn)中，在正常運行中位于SDU20的智能盒32和GPS裝置28將放置在LRDU16B，以確定在各LRDU角度位置處的樞軸-SDU距離。這是非常重要的，因為場技術(shù)極大地影響著水平相對的樞軸-SDU距離，后者應(yīng)用于確定理想的SDU路線。在完成回轉(zhuǎn)時，“游動的”智能盒32或個人計算機(jī)將應(yīng)用所獲得的位置數(shù)據(jù)來制出軟件檢查表。這個表是應(yīng)用下述信息來制出的在每一個0.1度處的樞軸-SDU距離；角隅跨臂干態(tài)長度(即在系統(tǒng)中沒有水)；角隅跨臂濕態(tài)長度；最大的東南西北場地尺寸；最大的和最小的允許角隅角度。另外，也需要提供對于場地中任何障礙物的位置數(shù)據(jù)(例如倉庫或房子等)。在某些情況下，進(jìn)行正向和反向的初始回轉(zhuǎn)是重要的，以適宜地制作出軟件檢查表。
于是，當(dāng)主梁在整個場地運行時，本發(fā)明的導(dǎo)向系統(tǒng)將調(diào)節(jié)SDU20的操縱角度，以便對于主梁在場地中每一個位置都能正確地確定出延伸梁相對于主梁的位置。
因此，可以清楚看到，本發(fā)明的導(dǎo)向系統(tǒng)已達(dá)到本發(fā)明所提出的目的。
權(quán)利要求
1．一自走式灌溉系統(tǒng)包括一主梁，該主梁以其內(nèi)端繞一中心回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)，并支承在多個自走式非操縱驅(qū)動塔架上，一延伸梁可轉(zhuǎn)動地固緊在所述主梁的另外一端上，以便澆灌場地的角隅部位，一可操縱驅(qū)動塔架支承著所述延伸梁，它包含有一對可操縱輪，本系統(tǒng)改進(jìn)在于用于可操縱驅(qū)動輪的操縱裝置，以便導(dǎo)向可操縱驅(qū)動塔架，使其沿預(yù)定的路線運行，從而使延伸梁在主梁接近場地角隅部位時能回轉(zhuǎn)地伸展進(jìn)入該角隅部位，并使延伸梁在主梁離開場地的角隅部位時能回轉(zhuǎn)地回縮；控制裝置，用于控制所述可操縱驅(qū)動塔架驅(qū)動輪操縱裝置的運行；所述控制裝置包括一GPS接收裝置和一計算機(jī)裝置，所述計算機(jī)裝置用以接收和處理按照主梁位置來的GPS信息，并確定對于目前主梁位置說最佳的、所述延伸梁可操縱驅(qū)動輪的操縱角度，并使可操縱驅(qū)動輪定位于最佳操縱角度處。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的自走式灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述GPS接收裝置包括一位于中心樞軸處的第一GPS接收裝置和一位于所述可操縱驅(qū)動塔架處的第二GPS接收裝置。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的自走式灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述計算機(jī)裝置包括一以軟件為基礎(chǔ)的檢查表，它包含有理想的可操縱驅(qū)動塔架路線。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的自走式灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述計算機(jī)裝置位于所述中心樞軸處。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的自走式灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述計算機(jī)裝置位于所述可操縱驅(qū)動塔架處。
6．根據(jù)權(quán)利要求3所述的自走式灌溉系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)主梁回轉(zhuǎn)時，從位于所述中心樞軸處和位于所述可操縱驅(qū)動塔架處的所述GPS接收裝置所獲得的位置信息為所述計算機(jī)裝置所利用，以便確定可操縱驅(qū)動塔架對于主梁回轉(zhuǎn)的精確相對位置。
全文摘要
一自走式灌溉系統(tǒng)包括一主梁,它以其內(nèi)端繞一中心回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn),并支承在多個自走式非操縱驅(qū)動塔架上。一延伸梁可轉(zhuǎn)動地固緊在主梁的另外一端上,以便澆灌場地的角隅部位。一可操縱驅(qū)動塔架支承著延伸梁,它包含有一對可操縱輪。延伸梁的導(dǎo)向和控制是利用GPS接收裝置作為位置檢測器。本系統(tǒng)包括兩個GPS裝置,兩個以計算機(jī)為基的智能盒,一從樞軸到可操縱驅(qū)動裝置的通信導(dǎo)線,和一用來檢測角隅跨臂可操縱輪角度的角度檢測器。
文檔編號G01S19/35GK1325619SQ0010774
公開日2001年12月12日 申請日期2000年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月2日
發(fā)明者文斯·G·西格爾, 約翰·A·查普曼 申請人:瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司