GPS技術在農業機械中的應用

張建濤

（戶縣農業機械化學校，陜西 戶縣 710300）

現代農業的發展是各種新興技術手段發揮其作用的最終結果，GPS技術在農業機械中的應用，能夠幫助農業機械進行精確定位，同時也能夠實現大規模農業生產的精確化管理，實現農業生產的機械智能化和全天候連續作業，從而促進農業的發展。因此，從這個角度來看，本文對GPS技術在農業機械中的應用進行研究，具有非常重要的現實意義。

1 GPS技術概述

GPS是指在全球范圍內進行實時定位、導航的系統，稱為全球定位系統。GPS定位系統分為衛星組成的空間部分、監測控制和天線組成的地面部分以及GPS信號接收機三大部分。利用GPS定位衛星，必須具備監控平臺、傳輸網絡和GPS終端三個要素，這三個要素缺一不可。GPS定位的定位原理是將高速運動的工作衛星所處的瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如下圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的不同方向的衛星發射的其它數據可以確定四個方程式。GPS的全稱是Global Positioning System即全球定位系統，由于GPS技術具備高精度、全天候、自動化等特點，從其開始在民用市場中開始使用以來，得到了迅速的推廣，并且開始廣泛的被用于車輛導航、測量、資源勘查以及地質運動監測等領域。到目前為止，GPS是一種被使用的范圍最為廣闊的最先進同時也是最為穩定的衛星導航定位系統。GPS包括了如下幾個重要的構成部分：

（1）空間衛星系統。空間衛星系統包括了24顆定位衛星，其中有3顆衛星是屬于備用的，24顆衛星平均分布在6個軌道平面之上，其頻角為55度，衛星的平均高度為20200km，運行周期為11小時58分鐘，每一顆衛星都裝配了高精度的原子計時系統，能夠提供高精度時間標準，同時24顆衛星均勻的分布在地球的上空，以確保地球上的任何地點、任何的時刻都能夠至少有4顆衛星提供定位服務。

（2）地面監控系統。地面監控系統的主要作用是對空間衛星提供的信息進行注入并且編制星歷和修改相關的參數，具體包括了監測站、注入站以及主控站，監測站、注入站以及主控站之間通過網絡通訊系統連接，實現各項工作的高精度運行。

（3）用戶數據接收部分。用戶數據接收部分主要是從地面監控系統棘手來自衛星的定位信號，從而獲取具體的定位數值，在經過相關程序的處理之后，獲取相關的服務。

2 GPS技術在農業機械中的應用

（1）GPS技術在幾種常見農業機械中的實際應用。從當前來看，GPS技術常使用于聯合收割機、變量施肥播種機以及無人駕駛拖拉機之上。比如，GPS技術能夠為聯合收割機提供不同的農田作業區的成熟度，通過將相關的地理位置數據上傳，然后運用GPS定位技術引導聯合收割機收割已經成熟的農作物。除此之外，還能夠根據不同的農作物的分布區域，引導聯合收割機分類開展收割工作。通過這樣的方式，能夠有效的提高工作效率，降低工作成本。在變量施肥播種機通過運用GPS技術能夠將行駛信息導入，從而自動控制不同的地塊的播種情況和施肥情況，確定不同的播種量以及施肥量。在無人駕駛拖拉機之中，GPS技術的作用更為明顯，它可以再GPS技術的作用之下，在田間附近地面兄臺那個的導航之下開展相關的作業，通過自動導航系統，拖拉機能夠在無人駕駛的情形下，沿著已經經過預設的路線行駛和工作。這一技術在歐美國家正在積極的研發過程中，并且在2010年中國科學技術協會在北京也曾宣布我國首次研發成功了無人駕駛拖拉機，這對我國的農業現代化、智能化的發展是有著非常重要的推動意義的。

（2）GPS技術在農業機械跨區作業管理中的應用。農業機械在跨區作業之中，通過應用GPS技術，能夠實現如下幾個方面的功能：首先，能夠實現農業機械狀態監控功能，通過設立GPS監控中心，能夠對所有裝置有GPS模塊的農業機械的當時位置、行駛路線和方向、行駛速度以及車輛發動或者熄火狀態進行監測；其次，能夠實現遠程控制功能，通過GPS技術能夠對農業機械進行遠程斷油或者斷電，并且對農業機械進行鎖定；再次，作業量統計功能，GPS監控中心能夠對農業機械的行駛路線進行回放，進而能夠對農業機械的工作量進行客觀的統計，使得農業機械在跨區作業的工作量統計更為精確；最后，通過應用GPS技術能夠在農業機械跨區作業管理中實現報警和自動調度功能，如果在農業機械的工作過程中，出現突發事件，能夠通過預置的信息回饋系統及時的進行報警，并且根據動態信息實現農業機械的智能化調度，確保農業生產的正常進行。比如在小麥收割機上安裝GPS衛星定位系統目前已經被廣泛的使用起來，小麥收割機有了這個系統以后，除了有定位功能外，還能夠通過功能按鈕來向控制中心反饋機械故障，作業油料不足等信息，控制中心可以通過這些信息通知維修企業和供油單位送貨上門，同時農機部門可以在GPS平臺上直觀的看到每個機車的位置，作業進度，并有針對性的發送當地的天氣，農機服務，作物數等信息，指導農機作業，將為農機的作業提供很大的方便。

3 結語

GPS技術是當前運用范圍最為廣闊、技術最為成熟和先進的衛星定位技術，該技術在農業機械之中的應用，能夠對當前世界的農業生產產生巨大的影響。文章對GPS技術的基本理論進行了探討，并且在此基礎上對GPS技術在聯合收割機、變量施肥播種機以及無人駕駛拖拉機幾種常見的農業機械之中的實踐運用進行了分析，最后研究了GPS技術在農業機械跨區作業管理中的應用，希望本文的研究能夠對我國的農業現代化、智能化的發展，促進我國的“三農”問題的解決，提供一定的參考和借鑒。

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