农业机械学报

作者：徐立友，商宇辰，雷生辉，闫祥海，刘孟楠

单位：河南科技大学;智能农业动力装备全国重点实验室,河南科技大学;智能农业动力装备全国重点实验室,河南科技大学;智能农业动力装备全国重点实验室,河南科技大学;智能农业动力装备全国重点实验室,智能农业动力装备全国重点实验室;中国一拖集团有限公司,

关键词：氢燃料电池拖拉机;自主作业;CAN;通信协议

基金：中原科技创新领军人才支持计划项目（244200510043）、河南省高校科技创新团队支持计划项目（24IRTSTHN029）、国家自然科学基金面上项目（52572495）和国家重点研发计划项目（2022YFD2001204）

针对传统通信网络布线方式难以满足自主作业氢燃料电池拖拉机对信息传输高效性、稳定性及功能扩展需求的问题，本文基于SAE J1939协议和ISO 11783标准提出一种多速率控制器局域网（Control area network, CAN）总线架构。首先，结合田间自主作业流程，对传感、定位与驱动控制等数据流进行需求分析。其次，依据图论最小复杂度原则，对比多种拓扑结构，确定网关加三总线结构，并根据自主作业氢燃料电池拖拉机结构及其作业工况特点，划分 CAN 通信网络节点并定义各节点的功能。进而，基于图论建立网络拓扑的数学模型，对不同结构的每秒总信息量N和每秒节点信息量Z进行分析和比较。在此基础上，设计高速（500kb/s）与低速（250kb/s）双速率总线结构，通信报文格式与系统软件开发严格遵循 SAE J1939 协议和 ISO 11783 标准。最后，利用CANoe 软件对通信系统的硬件功能和通信效果进行测试，并在整车上开展实车验证。测试结果表明，各总线的负载率分别为28.22%、19.20%、22.85%，均低于50%的要求，研究结果可为自主作业氢燃料电池拖拉机通信网络设计提供理论依据和参考。

来源：2025年第12期

《农业机械学报》期刊编辑部

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