我国水稻生产中历来有“寸水不过田”的说法。由于水稻生产的特殊要求，须进行水田平整。传统的水田平整方法主要靠平地工作人员目测确定，难以达到精细平整的要求。目前已有的激光控制平地方法虽然平整精度高，但由于受激光发射器有效半径的限制，使得激光平地机在大田块的应用受到局限，因此必须研制一种新型的GPS(Global Position System)控制的平地机，以突破上述限制。　　本文在已有的水田激光平地技术和GPS自动导航技术的基础上，开发了一种基于GPS控制的土地平整系统。　　(1)基于GPS控制的平地机的总体结构设计平地机与拖拉机采用三点悬挂方式连接，通过拖拉机的PTO驱动液压油泵。其中，机械系统主要由三点悬挂平台、平地铲、四杆连接机构等组成；液压系统主要由变速箱，齿轮油泵，液压控制阀，双向作用油缸，油箱等组成。为GPS平地控制系统提供了稳定、可靠的试验平台。　　(2)GPS与MTI-AHRS(MTi-Attitude and Heading Reference System)的融合算法在水田作业过程中，由于泥脚深浅不一，平地机的GPS天线安装桅杆难以保证永远垂直于水平面。为了获得准确的平地铲的高程值，加入了姿态测量传感器，以校正GPS的原始测量数据。同时将其数据进行滤波，以得到更平滑的数据。　　GPS与AHRS综合处理算法就是先将GPS数据坐标转换到导航坐标系中去，再将GPS的数据通过AHRS测得的姿态角进行数据校正。此时得到的数据为平地铲底部中心点在导航坐标系中的三维位置坐标，即土地平整后的地面坐标。同时，为了得到更平滑精确的GPS高程数据，算法中还加入了限幅加权递推平均滤波。通过将GPS与MTI-AHRS数据进行融合处理，以实现组合式高程定位，提高了GPS控制平地系统的精度。　　(3)基于GPS的水田平地机高程与水平控制算法研究了高程控制的自适应比例-微分(PD)控制算法和水平控制的带有双阈值死区的PD控制算法。高程采用自适应的PD控制器，可以达到稳定、快速、实时控制的要求。水平控制采用带有死区的增量式PD控制算法，可实现准确、稳定的水平控制。死区设定了双阈值，可以增加抗干扰能力，减少调节，从而提高稳定性。　　(4)基于GPS的水田平地机控制系统的软硬件实现基于GPS的水田平地机控制系统包括GPS定位子系统、控制面板子系统和驱动控制子系统，其总体结构的设计遵循分层递阶控制结构的思想，避免了系统各部分之间复杂的交错关系，获得了较好的可靠性及实时性。GPS定位子系统主要获取基于GPS的水田平地机当前的定位信息，姿态信息和运动状态信息，通过坐标转换将GPS与MTI-AHRS的信息综合处理，进而滤波得到精准的高程和水平数据；控制面板子系统主要显示当前GPS平地的情况，并能通过按键实现自动模式与人工模式的切换和手动控制平地铲的升降；驱动控制子系统主要读取GPS定位子系统的数据，控制平地机的高程与水平动作，并发送当前控制状态至控制面板。　　(5)试验验证通过基于GPS的水田平地机田间试验对系统的性能进行评估与分析。试验结果表明，GPS平地控制系统工作相对稳定，作业范围不受田块地域大小的限制，农田表面相对高程的标准偏差值Sd从平地前的16cm下降到平地后的5cm，平地后绝对差值|hi-h|≤5cm，测点累积百分比数α在80％以上。