[发明专利]使用电力线载波通信进行位置校正的系统和方法

说明书

本发明提供一种用于使用通过电力线载波系统传送的实时动态(RTK)数据将跨接件进行对准的方法。根据另一优选实施例，本发明的方法包括以下步骤：接收第一组GPS位置数据和第二组RTK数据；将第一组GPS位置数据与第二组RTK数据进行比较；计算RTK误差校正数据；创建包含RTK误差校正数据的RTK误差校正数据信号；对RTK误差校正数据信号进行调制以在电力线载波上传输；通过电力线总线将RTK误差校正数据信号发射到电力线上至最后驱动塔架；对RTK误差校正数据信号进行解调；使用RTK误差校正数据来计算最后驱动塔架的位置；计算枢轴和最后驱动单元之间的直的中心线；计算每个中间驱动塔架与所计算出的中心线之间的相对距离；以及对每个中间驱动塔架的速度或平均运行时间进行控制，以减小每个中间驱动塔架的当前位置与所计算出的中心线之间的距离。

相关申请

本申请要求2018年8月28日提交的美国临时申请号62/723,663的优先权。

本发明的背景技术与技术领域：

技术领域

本发明通常涉及一种用于向灌溉机器内的各种动力元件提供校正和位置信号以实现各种目标的系统和方法，所述目标包括灌溉跨接件(span)的对准控制、灌溉机器(例如，转角型和线型)的引导以及向各种远程监视和控制设备提供位置信息。

背景技术

现代的中心枢轴和线性灌溉系统通常包括由一个或更多个塔架结构支承的互连的跨接件(例如，灌溉跨接件)，以支承导管(例如，水管部分)。继而，将导管进一步附接到喷洒器/喷嘴系统，该喷洒器/喷嘴系统以期望的模式喷水(或其他施用物)。在这些现代灌溉系统中，大量的动力元件被用于控制灌溉的各个方面。这些通常包括各种传感器、喷雾器、驱动控制系统、电动机和换能器。

在过去，灌溉机器利用各种方法在系统处理器之间进行数据通信。这些方法包括专用硬接线系统(例如，RS485、TCP/IP、RS232等)和无线系统(例如蜂窝、Wi-Fi、VHF/UHF无线电、扩频无线电等)。这两种解决方案的成本都很昂贵，而且容易出现通信误差。硬接线系统需要安装相当长的电缆，而无线系统通常需要中继站才能在长距离上增强无线电信号。此外，无线系统由于距离、天气变化、障碍物、引起的RF噪声和长延迟而可靠性较差，特别是在蜂窝通信中。这两种系统都导致位置报告中的误差，并且由于通信故障导致系统延迟。这些误差的最终结果是差的水应用均匀性、应用延迟和其他问题，这些问题降低了种植者的产量和盈利能力。

为了克服现有技术的局限性，需要一种可靠且有效的通信和控制系统来对机械化灌溉系统中的灌溉跨接件和驱动塔架进行控制和对准。此外，需要一种系统来为灌溉机器的可转向元件提供引导，并向机器控制系统和远程操作者提供对机器的位置感知(位置信息)。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种用于在具有至少一个跨接件的灌溉系统和用于移动跨接件的驱动系统内提供改进的通信和位置感知的系统。

根据第一优选实施方式，本发明包括用于在整个灌溉系统中传送全球定位系统(GPS)位置数据的方法，该灌溉系统具有多个连接的跨接件和多个驱动塔架，这些驱动塔架用于使连接的跨接件围绕具有枢轴控制器的中心枢轴移动。

根据第二优选实施方式，本发明包括用于在整个灌溉系统中传送GPS实时动态(RTK)校正信号数据的方法，该灌溉系统具有多个连接的跨接件和多个驱动塔架，这些驱动塔架用于使连接的跨接件围绕具有枢轴控制器的中心枢轴移动。

根据另一优选实施方式，本发明的系统优选地还包括固定RTK参考站，该固定RTK参考站使用通过电力线载波(PLC)系统所发射的经调制信号来计算GPS位置误差并将误差校正数据发射至一个或更多个下游GPS单元，所述一个或更多个下游GPS单元向诸如所述流动的GPS单元等的灌溉机器提供引导。