T-CAAMM 14-2018 農業(yè)機械衛(wèi)星導航自動駕駛系統(tǒng)后裝 通用技術條件

ICS65.060.01B90團體標準T/CAAMM14—2018農業(yè)機械衛(wèi)星導航自動駕駛系統(tǒng)后裝通用技術條件Generaltechnicalspecificationsofautosteeringsystemforagriclturalmachinery2018-3-30發(fā)布2018-3-30實施發(fā)布中國農業(yè)機械工業(yè)協(xié)會T/CAAMM14—2018前言本按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本由中國農業(yè)機械工業(yè)協(xié)會提出。本由中國農業(yè)機械工業(yè)協(xié)會化工作委員會歸口。本起草單位：上海華測導航技術股份有限公司、雷沃重工股份有限公司、中國農業(yè)大學、江蘇北斗衛(wèi)星應用產(chǎn)業(yè)研究院有限公司、山東北斗華宸導航技術股份有限公司、北京理工雷科電子信息技術有限公司、上海聯(lián)適導航技術有限公司、南京天辰禮達電子科技有限公司。本主要起草人：孫飛、吳瓊、孟惠艷、楊麗麗、陳凱、沈飛、丁志剛、張勇、李英。IT/CAAMM14—2018農業(yè)機械衛(wèi)星導航自動駕駛系統(tǒng)后裝通用技術條件1范圍本規(guī)定了基于高精度GNSS定位的農業(yè)機械導航及自動駕駛系統(tǒng)的術語和定義、系統(tǒng)組成、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則和標志。本適用于可適配多種農業(yè)機械后裝的基于高精度GNSS定位的農業(yè)機械衛(wèi)星導航自動駕駛系統(tǒng)（以下簡稱自動駕駛系統(tǒng)），適用于拖拉機、收獲機械、自走式噴藥機等農業(yè)機械。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2828.1計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃GB/T3766-2015液壓傳動系統(tǒng)及其元件的通用規(guī)則和安全要求GB4208—2008外殼防護等級（IP代碼）GB/T4269.1第1部分：通用符號GB/T4269.2農林拖拉機和機械、草坪和園藝動力機械操作者操縱機構和其他顯示裝置用符號操作者操縱機構和其他顯示裝置用符號農林拖拉機和機械、草坪和園藝動力機械第2部分：農用拖拉機和機械用符號GB/T8107液壓閥壓差-流量特性的測定GB/T7935-2005GB/T7345GB/T14039液壓傳動油液固體顆粒污染等級代號液壓元件通用技術條件控制微電機基本技術要求ISO11783/J1939JB/T10373-2002JB/T10374-2002農林用拖拉機和機械-串行控制和通信數(shù)據(jù)網(wǎng)液壓電液動換向閥和液動換向閥液壓溢流閥JB／T7858-2006液壓件清潔度評定方法及液壓件清潔度指標3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。（有正文額為提到的術語請刪除）3.13.2后裝AfterMarket指整機出廠后進行自動駕駛系統(tǒng)安裝慣性導航系統(tǒng)InertialNavigationSystem簡稱慣導，INS，是一種不依賴外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統(tǒng)，以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，得到在導航1T/CAAMM14—2018坐標系中的速度、姿態(tài)和位置等信息。3.3組合導航系統(tǒng)IntegratedNavigationSystem指使用衛(wèi)星導航系統(tǒng)與慣性導航系統(tǒng)組合在一起的綜合導航系統(tǒng)。3.4北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)BDS(BeiDouNavigationSatelliteSystem)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)BeiDouNavigationSatelliteSystem是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。3.5全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)定位是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的3維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統(tǒng)。3.6電動方向盤ElectricalSteeringWheel指通過更換方向盤或在轉向器處加裝電機，實現(xiàn)拖拉機轉向電控的裝置。3.7控制器局域網(wǎng)絡ControllerAreaNetwork（CAN）指一種ISO國際化的串行通訊協(xié)議。3.8航向偏差HeadingError當前拖拉機行駛方向與導航線期望行駛方向的偏移量。3.9橫向偏差CrossTrackError當前拖拉機位置與導航線垂直距離。3.10入線距離Distanceofapproachingprocess在導航駕駛系統(tǒng)上線過程中，從啟動自動控制模式的位置到進入穩(wěn)定工作狀態(tài)起始點的直線距離。3.11導航線GuidanceLine由用戶規(guī)定的虛擬路線0，由系統(tǒng)根據(jù)規(guī)定的虛擬路線0計算以后作業(yè)的虛擬路線N，作業(yè)時拖拉機沿著這些規(guī)定的路線行駛，稱這些虛擬路線為作業(yè)時的導航線。3.12AB線ABLine通過兩個點確定的一條直線。3.13A+線A+RunLine通過一個點和方向確定的直線。3.14圓曲線CircleCurve指規(guī)則的圓形的導航線。3.15自適應曲線IdenticalCurve指不規(guī)則曲線類的導航線。2T/CAAMM14—20184系統(tǒng)架構4.14.24.3系統(tǒng)組成自動駕駛系統(tǒng)由導航控制單元、顯示器單元、組合導航單元、轉向執(zhí)行單元組成。導航控制單元導航控制單元安裝在農用機械上，用于計算目標控制量，驅動轉向執(zhí)行單元。顯示器單元顯示器單元安裝在農機上，便于駕駛員觀察和操作的位置，用于人機交互。宜支持數(shù)據(jù)上傳服務器功能。4.4組合導航單元組合導航單元安裝在農機上，用于接收GNSS信號，結合地基或星基增強信號進行定位，并與慣導系統(tǒng)進行組合輸出車體的位置、速度、姿態(tài)信息。4.5轉向執(zhí)行單元轉向執(zhí)行單元分為液壓轉向系統(tǒng)和電動方向盤系統(tǒng)兩類，通過改造車輛轉向液壓系統(tǒng)或方向盤，實現(xiàn)車輛轉向電控。5外觀及技術要求外觀要求5.15.1.1駕駛系統(tǒng)表面應表面應光潔、應無明顯劃痕，刮傷、毛刺，及其它的機械損傷，各部分的涂鍍層應光滑、色澤均勻，應無起泡、脫落、露底、銹蝕等缺陷。5.1.2鈑金件、沖壓件不應有毛刺、裂紋和明顯殘缺皺折。5.1.3涂漆均勻、光滑、牢固，表面無脫皮、裂紋氣泡等缺陷。5.1.4焊接件應牢固，不得有夾渣、咬肉、燒穿、裂紋和未焊等缺陷。5.1.5銘牌應在終端外表面的醒目位置，銘牌尺寸應與終端結構尺寸相適宜，不可有邊緣翹起、印字錯誤、印字模糊等現(xiàn)象。5.1.6面板的按鍵、接口等部位應有文字、圖形等標志，標識耐久、醒目，標志應符合GB/T4269.1和GB/T4269.2的規(guī)定。5.2結構和電氣性能要求5.2.1供電電壓要求產(chǎn)品應能適應農業(yè)機械供電電壓，滿足9V～36V供電。5.2.2溫度要求產(chǎn)品應滿足的工作溫度為-20℃～75℃，產(chǎn)品應滿足的存儲溫度-40℃～85℃。5.2.3防塵防水要求產(chǎn)品防護級別應符合GB4208-2008中的IP66等級。即任何方向對自動駕駛系統(tǒng)淋水，不會對其功能有影響。5.3可靠性要求5.3.15.3.2自動駕駛系統(tǒng)的可靠性試驗時間為連續(xù)工作3天。自動駕駛系統(tǒng)使用可靠性(有效度)應不低于95%。3T/CAAMM14—20185.3.3平均無故障工作時間不小于200h。導航控制單元要求5.45.4.1控制模式要求導航控制單元應具備多種工作模式，應具備AB線跟蹤控制，宜具備A+線跟蹤控制、圓曲線跟蹤控制、自適應曲線跟蹤控制幾種工作模式。5.4.2控制數(shù)據(jù)輸出要求導航控制單元應具備數(shù)據(jù)輸出功能，輸出數(shù)據(jù)應滿足控制單元和液壓轉向單元的輸入要求，輸入輸出通訊協(xié)議應滿足ISO11783通訊要求。5.4.3導航控制單元性能要求5.4.3.1導航線跟蹤精度導航線的跟蹤偏差見表1，其中表格中的數(shù)據(jù)為差，其中圓和自適應曲線的曲率半徑大于等于5m。表1導航線跟蹤精度指標橫向偏差/cmAB線A+線±2.5±2.5±2.5±5圓曲線自適應曲線5.4.3.2上線性能橫向偏差≥30cm且不大于作業(yè)幅寬的一半，航向偏差≤45°時，上線距離應≤5m。5.4.3.3交接行精度交接行精度見表2。表2交接行精度指標類型橫向偏差/cmAB線A+線±2.5±2.5±2.5±5.5圓曲線自適應曲線5.5顯示控制單元功能要求自動駕駛系統(tǒng)中顯示控制單元應滿足人機交互需求，至少應具備的功能：自動駕駛控制系統(tǒng)診斷、機械校準向導及參數(shù)設置、作業(yè)模式調整、犁具管理、車輛參數(shù)管理、實時作業(yè)軌跡顯示、農場面積統(tǒng)計、異常警報、數(shù)據(jù)上傳。5.6組合導航單元技術要求自動駕駛系統(tǒng)中組合導航單元應滿足整體定位需求，其功能及技術指標見表3。4T/CAAMM14—2018表3組合導航單元技術指標序號功能指標12衛(wèi)星星座應支持BDS、GPS、GLONASS全星座定位精度與可靠性（RMS）RTK:±（10+1×10-6×D）mm（平面）×D）mm（高程）±（20+1×10-6固定速度＜10s＞99.9%定位可靠性：3姿態(tài)測量應具有橫滾、俯仰和航向三個方向的測量5.7轉向執(zhí)行單元技術要求液壓元器件清潔度5.7.1液壓傳動系統(tǒng)中液壓元器件的清潔度應符合JB/T7858的規(guī)定。5.7.2液壓傳動系統(tǒng)技術要求液壓傳動系統(tǒng)及其元器件的設計、安裝、維護和安全要求應符合GB/T3766。5.7.3液壓油液清潔度要求系統(tǒng)應提供液壓油液過濾，以便將使用中的顆粒污染度限定在適合于所選擇的元件和預期應用所要求的等級內，污染等級代號按GB/T14039規(guī)定。5.7.4電動方向盤技術要求電動方向盤系統(tǒng)及其元器件的設計、安裝、維護應符合GB/T7345。6試驗方法6.1外觀檢驗通用目測法和有關檢測工具進行外觀和結構檢查，檢驗項目和檢驗應符合5.1要求。6.2供電電壓范圍測試通過直流穩(wěn)壓電源供電，將電源輸出電壓設定為9V，系統(tǒng)可正常啟動并運行；將電源輸出電壓設置為36V，系統(tǒng)可正常運行。6.3工作溫度測試6.3.1溫度下限測試：按GB/T2423.1“試驗Ab”規(guī)定。6.3.2溫度上限測試：按GB/T2423.2“試驗Bb”規(guī)定。6.4防水測試按IPX6測試要求，使用噴嘴直徑12.5mm的噴淋設備，距離待測產(chǎn)品2.5米，不同方向連續(xù)噴水3min，待水干后，產(chǎn)品可正常作業(yè)。6.5可靠性測試對樣機進行純工作時間不少于18h的生產(chǎn)查定，考核各類時間消耗（作業(yè)時間、班次時間、總延續(xù)時間、調整保養(yǎng)時間和樣機故障排出時間）、作業(yè)量，對故障應在原始記錄中適當描述，整理匯總。有效度按公式（1）計算。TzTzK100Tg??????????????（1）5T/CAAMM14—2018式中：K—有效度，%；TzTg—機具在生產(chǎn)試驗期間各班次的故障排除時間，min?！a(chǎn)試驗各班次作業(yè)時間，min；6.6作業(yè)性能檢測6.6.1試驗條件及要求6.6.1.16.6.1.26.6.1.3測試場地平整度應不大于3°，長度不小于200m，寬度不小于50m。測試場地內應有穩(wěn)定的地基增強或星基增強厘米級差分信號源。試驗樣機應為預銷售的商品機，裝備在農業(yè)機械上，整機不帶機具或其它附加裝置，若割臺不能與機體分割，則需在運輸狀態(tài)進行檢測。6.6.1.4試驗操作人員應能夠熟練駕駛試驗機械和操作導航駕駛系統(tǒng)，試驗過程中無特殊情況下不允許更換操作人員。6.6.2軌跡跟蹤最大誤差與平均誤差檢測按圖1中的點畫線為預定作業(yè)路線，預先定位A、B點，長度不小于100m。以中速（7.0km/h）作業(yè)，該行作業(yè)完成后，在A、B點間引一白線（即為AB兩點所定的直線）作為基準。隨后，在穩(wěn)態(tài)直線跟蹤段均勻提取作業(yè)區(qū)域的邊界點10個，兩個邊界點間距不小于1m，用卷尺量取邊界點至白色基準線之間的距離，后用作業(yè)幅寬的一半減去該測量值，即為邊界點處的橫向偏移誤差。取10次橫向偏移誤差的絕對值的最大值作為該行最大跟蹤誤差，取10次橫向偏移誤差的平均值作為該行平均跟蹤誤差。B10mA圖1軌跡跟蹤最大誤差與平均誤差檢測方法示意圖6.6.3作業(yè)軌跡間距平均誤差檢測以中速（7.0km/h）作業(yè)，作業(yè)距離至少100m。在兩條相鄰作業(yè)軌跡的穩(wěn)態(tài)跟蹤階段（從作業(yè)起點開始10m后）,測量機器在作業(yè)區(qū)域的左側邊界點10對，兩點間距不小于3m，用卷尺量取邊界點之間的距離，減去預定作業(yè)行間距，獲得10個作業(yè)軌跡間距誤差，平均后即得該相鄰作業(yè)軌跡的間距平均誤差，見圖2。6T/CAAMM14—201810m10m圖2作業(yè)軌跡間距平均誤差檢測方法示意圖6.6.4上線距離檢測將導航駕駛系統(tǒng)操控至偏航誤差不小于30cm且不大于作業(yè)幅寬的一半、航向偏差小于45°，以低速（3.0km/h）啟動導航駕駛系統(tǒng)，直至導航駕駛系統(tǒng)進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，依據(jù)路徑跟蹤傳感器記錄上線距離。重復測試三次，計算平均值，見圖3。B≤5m30cmA圖3上線距離檢測示意圖7T/CAAMM14—20186.7衛(wèi)星定位單元精度檢測方法衛(wèi)星定位單元的設計和選取按5.6規(guī)定項目進行，衛(wèi)星定位精度檢測方法可依據(jù)JJF1118校準規(guī)范執(zhí)行。6.8液壓元器件清潔度檢測方法自動駕駛系統(tǒng)液壓元器件的清潔度的檢測方法應按JB/T7858-2006中的第6章規(guī)定。液壓轉向系統(tǒng)檢測方法6.96.9.1液壓轉向系統(tǒng)及其元件的安裝要求，按GB/T3766-2015中第6.9.2液壓轉向系統(tǒng)安全方面的驗證和驗收，依據(jù)GB/T3766-2015中第5章的規(guī)定。6章的規(guī)定。6.9.3液壓傳動系統(tǒng)各元件的技術要求和測試方法，依據(jù)GB/T8107、GB/T7935、JB/T10373、JB/T10374的要求執(zhí)行。6.10電動方向盤檢測方法電動方向盤的技術要求和測試方法，依據(jù)GB/T7345執(zhí)行。7檢驗規(guī)則7.1檢驗分類檢驗分類為型式檢驗和出廠檢驗，各檢驗類型檢驗項目見表4。表4檢驗項目檢驗項目外觀及結構檢驗要求5.1型式檢驗√出廠檢驗√√√-供電電壓范圍測試5.2.15.2.25.2.35.2.45.3√工作溫度測試√跌落測試√防水測試√√-可靠性測試√軌跡跟蹤最大誤差與平均誤差的檢測方法初始自動對行誤差的檢測方法作業(yè)軌跡間距平均誤差檢測方法衛(wèi)星定位單元精度檢測方法液壓元器件清潔度檢測方法液壓轉向系統(tǒng)檢測方法5.4.4.15.4.4.25.4.4.35.6√-√-√-√√-5.7.15.7.2√√√注：“√”表示應進行的檢驗項目；“-”表示不檢驗的項目。8T/CAAMM14—20187.2型式檢驗7.2.1型式檢驗為本中的全部技術指標，新產(chǎn)品在正式投產(chǎn)之前必須進行型式檢驗。7.2.2型式檢驗應在合格產(chǎn)品中隨機抽取。按GB/T2828.1的規(guī)定，采用正常檢驗一次抽樣方案。抽樣基數(shù)不少于5臺，抽樣數(shù)量為2臺。采用特殊檢驗水平S-1，樣本量字碼為A，AQL為接收質量限，Ac為接收數(shù)，Re為拒收數(shù)。7.2.3型式檢驗出現(xiàn)故障或某項通不過時，應停止試驗。查明故障原因，提出故障分析報告，改進后重新進行該項試驗。直至合格。7.2.4正常情況下每五年一次，有下列情況之一者，也需進行型式檢驗：——原料、配方或工藝改變，可能影響產(chǎn)品質量時；——停產(chǎn)半年，恢復生產(chǎn)時；——國家質量監(jiān)督部門提出型式檢驗要求時。7.3出廠檢驗出廠檢驗是指產(chǎn)品在出貨之前，為保證出貨產(chǎn)品滿足客戶品質要求所進行的檢驗，經(jīng)