農業機械自動導航技術研究進展

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（白城市農牧機械化研究院，吉林 白城 137000）

農業機械自動導航技術研究進展

李福惠

（白城市農牧機械化研究院，吉林 白城 137000）

農業機械自動導航對農業技術體系具有重要的作用，其廣泛應用于耕作、播種、收獲等農業生產過程中。農業機械自動導航技術在農業現代化進程中具有重要的影響，不僅能夠使農業的發展速度得到提高，同時還是對傳統耕作模式的一種改變，使農業技術與現代科學技術實現了有機結合。文章主要對農業機械自動導航技術的方式進行研究分析，并對農業機械自動導航技術在未來的發展提出展望。

農業機械化；自動導航技術；進展

隨著社會經濟的迅速發展，科學技術相關的研究成果已經應用于我國的各個領域，不僅使農業的生產效率以及作業質量得到有效的提高，同時也有利于我國對新農村建設步伐的推進。農業機械化進程的加快，不僅使農業傳統的耕作方式發生了改變，而且將信息技術也逐漸融入到農業生產中。例如將導航定位系統與農業相結合，這就使農業機械化水平進一步提高，而且還降低了農民對機械的使用難度，從而使農業發展更加高效。機械自動導航技術，在農業具體生產過程中得到了廣泛的應用，在實際的操作過程中使作業遺漏以及重復作業的情況得到了有效制止?？傊?，在對農業機械自動導航技術不斷推廣的過程中，還應該對其不斷地進行研究與創新，從而使其能夠在農業作業中得以長久的發展。

1 農業機械自動導航中常用的方式

（1）GPS定位系統。GPS作為全球定位系統，其具有三維定位和導航的功能，并具有全天候、全方位、高精度的定位特點，不論是在陸路還是航空等領域，都得到了廣泛的應用，并對地球上信息化水平的提高具有重要的貢獻。GPS定位系統主要由空間部分、地面控制系統以及用戶設備三部分組成，具體工作原理就是按照衛星給出的位置來對接收機的位置進行確定。在農業機械上對GPS系統進行使用，不僅使田間耕作的路徑得到優化以及耕作的速度加快，同時還使農業勞作的效率得到有效提高。

GPS定位系統在農業勞作中可以用于各種操作，例如，對農田的土質進行檢測以及對農田的施肥量進行改變，當農業機械在田間進行走動時，GPS系統就可以根據不同位置所采集到的土壤進行質量的檢測。GPS系統在對土壤肥率進行檢測時，一般會與GIS系統進行結合使用，通過對土壤精確位置的記錄，從而對不同區域的土壤質量進行繪制，并利用繪制的土壤質量分布圖，進行針對性的變量施肥。目前，我國大部分農村地區的耕作方式都采用集約化、規?；姆绞?，因此在進行大面積的農業操作過程中，對作業路線的把控至關重要。GPS系統可以通過提前對耕作路線進行確定，在進行具體耕作的過程中系統就會進行引導，從而使耕作的路徑達到最佳。

（2）視覺導航。對于在汽車上安裝GPS系統而言，安裝視覺導航更加的直觀化，其可以將導航周圍的環境更加直觀顯示在屏幕上，這不僅使駕駛者的行車速度得到有效提升，同時行車的精準度也得到有效提升。而在田間進行大面積的耕作時，對于田間的規劃會非常整齊，通過視覺導航就可以對田間每一行的信息進行搜集，從而提供精確的位置信息。這項技術經過不斷的研究，不但的進行創新，對于目標作物的具體位置已經能夠進行準確的定位，但是對于農作物所接受的光照等自然因素還不能進行精確的控制，從而使視覺導航技術的完善以及推廣受到阻礙。因此，想要使視覺導航技術能夠進行有效地推廣，就需要對圖像獲取以及自然因素的獲取盡心有效的研究與創新。

2 農業機械自動導航關鍵技術

（1）跟蹤控制技術。所謂的跟蹤控制技術，跟蹤就是指定位，而控制就是指對跟蹤速度以及跟蹤方向的控制。農田在進行耕作時，機械的行進速度要求都比較低，但是有時會對速度要求比較高，這就需要對機械車行進的速度進行嚴格地控制，避免速度變化過大對機械的其他方面產生影響。農業機械車在田間進行行駛耕作的時候，導航控制器會對機械車中的狀況進行反饋，并將反饋的信息與原先規劃的信息進行對比，如果發現行駛的路線出現偏差，就會及時地進行調整，從而有效避免車輛走規劃外的路線。跟蹤控制技術進行導航，最重要的影響因素就是神經網絡控制以及模糊控制，通過這兩個控制技術的應用，在進行導航的時候就不需要進行精確的模型試驗，直接通過人的職能行為進行模擬即可，從而使帶有不確定性問題得以有效解決。將跟蹤控制技術應用于農業機械車上，系統中含有自學功能，其對環境的適應能力極強，并可以對導航現場進行處理。

（2）環境感知技術。所謂的環境感知技術，主要是通過傳感器的利用，對周圍的環境信息進行搜集，并對周圍信息進行分析和處理以后，將有效的信息進行保留，并創建環境模型。農業機械自主導航技術在不斷的發展過程中，最重要的就是對環境感知問題進行解決，只有農機導航技術能夠準確的感知到周圍環境的變化，農業機械的操作者才能夠進行正確的決策。隨著科學技術的不斷發展，網絡技術的普及，使傳感器的類型也逐漸增多，質量也逐漸增高，同時，對傳感器對信息進行處理的方法也逐漸提高，從而使農業機械自動導航技術對環境進行感知的能力也有所提高。將環境感知技術應用到農業機械導航的過程中，例如，設計一種除草機，其感知系統就能夠對雜草進行識別，然后反饋給除草機，這樣除草機就可以準確地對雜草進行清除。

（3）地圖構建技術。地圖構建技術是一項極其重要的技術，不論是進行環境導航還是進行視覺導航，都需要對周圍的環境或者土壤類型進行構建地圖，一般就是通過傳感器對所需的信息進行搜集，并利用處理后的信息進行繪制地圖。對構建的地圖能夠呈現出的方式有許多種，例如，幾何地圖、三維坐標地圖等，都可以對周圍的環境信息進行表示。在構建地圖的時候，柵格地圖也比較常用，但是僅用于對局部地域進行導航中，主要是因為柵格地圖在進行感知的時候需要進行大量的計算，因此在進行定位的時候很少使用。

3 農業機械自動導航的發展展望

我國是人口大國，但是對于土地的分配卻極少，因此對糧食產量以及質量的提高至關重要。雖然我國農業已經步入機械化，而且耕種效率得到明顯提高，但是依舊面臨著新的挑戰，就是進行機械智能化改革，對機械自動導航技術進行不斷推廣，并積極應用于農業作業當中。

在對導航方式進行選擇的時候，需要根據農業環境的特征進行選擇。例如，GPS的精確度比較高，就可以用在較為開闊的田間；而對于樹冠比較密集的地方，GPS的信號容易被遮擋，就需要選擇視覺導航以及其他相關的導航方法。除此之外，農業機械自動導航技術想要進一步發展，就需要對傳感器進行融合，從而使導航系統更具有穩定性、針對性。同時，通過對我國農業機械導航技術應用的機械的特點進行分析研究，從而研發出配套的導航技術，使相關成本得以降低。

4 結語

綜上所述，將自動導航技術與農業機械進行有機結合，不僅是農業機械進行發展與升級的需要，同時也是農業現代化進程中必經的途徑。在具體的農業作業過程中，通過對導航系統的利用，可以有效實現對田間作物進行定位，通過車輛上的導航提示，使田間勞作的效率得到了有效提升。雖然我國對于農業機械現代化的相關技術已經取得了一定的成果，但是與發達國家相比，仍舊存在欠缺，所以還需要進一步地深入研究，通過不斷地創新，從而使農業機械現代化技術取得更大的突破。

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李?；荩?964-），男，吉林白城人，工程師，主要研究方向：農牧機械。