探究衛星導航自動駕駛技術的應用優勢

何佳俊

摘要：隨著我國高新技術的應用和電子信息技術的高速發展，以及各種現代化應用機器的高要求，衛星導航自動駕駛技術的發展給這些行業的發展帶來了非常大的幫助，不僅促進了各種高新技術的推廣應用與發展，提高生產作業質量，而且帶來良好的經濟效益，已經成為現代許多技術行業的不可缺少的一個重要的組成部分。本文通過理論分析和試驗研究相結合的方法，針對不同的行業，不同的要求等因素，分析衛星導航自動駕駛技術的應用優勢。

關鍵詞：衛星導航；自動駕駛技術；高新技術；應用優勢

一、衛星導航和自動駕駛導航技術

衛星是指圍繞行星運動的天體，它本身不發光。太陽系除水星、金星尚未發現衛星外，其他行星已發現有衛星。但是此處的衛星主要是從地球通過人工形式發射的電子衛星，其功能可以是通訊、軍事、氣象等。衛星導航系統又被稱作是“全球衛星導航系統”。主要采用最新GPS技術在導航通訊領域的最新應用系統。GPS概念的提出已有三十年，但被實際應用到工作中的時間僅有十多年，當前民用版的GPS衛星導航在全球范圍內開始被大量使用，當前大約有百種應用類型GPS。

自動駕駛導航系統是按一定技術要求自動控制裝置的一種新型技術。目前這個技術的使用非常廣泛，比如，在有人駕駛飛機上使用，是為了減輕駕駛員的負擔，使飛機自動地按一定姿態、航向、高度和馬赫數飛行。在導彈上，起穩定導彈姿態的作用，故稱導彈姿態控制系統。它與導彈上或地面的導引裝置交聯組成導彈制導和控制系統，實現穩定和控制功能。由基準站、車載衛星定位組件、決策支持組件以及自動控制組件組成等四部分構成。基準站能夠接收定位衛星信號，通過計算得到信號中包含的誤差，并獲取誤差改正參數；然后通過電臺或者網絡等通訊手段，將改正參數播發出去，為車載衛星定位組件提高定位精度。車載衛星定位組件即GPS流動站。該組件安裝在拖拉機頂棚上，同樣接收定位衛星信號，定位出機械當前位置、速度等信息，并接收基準站播發的改正參數，將定位精度提高至1～2cm。決策支持組件是自動駕駛導航系統的控制中樞。該組件能夠人工設定并規劃拖拉機行進路線，接收車載衛星定位組件提供的位置、速度信息并自動與規劃路線進行反算，然后計算出合理轉向方式，發出指令，控制自動控制組件。自動控制系統即為最終控制車輛轉向的部分。自動控制系統通過接收決策支持組件給出的指令控制車輛轉向，最終實現自動控制。自動駕駛導航系統將衛星定位、決策支持以及自動控制有機的進行結合（基準站和車載衛星定位組件結合），實時高精度定位出車輛當前位置速度等信息并提供給決策支持組件，決策支持組件反算出當前位置與規劃路線的偏差并控制自動控制組件，進行合理的轉向調整，最終實現自動控制，完成既定的工作目標。

二、衛星導航自動駕駛技術在車輛駕駛上的應用優勢

基準站、車載衛星定位組件（GPS流動站）、決策支持組件以及自動控制組件等四個部分組成車輛自動駕駛導航系統。定位衛星信號發送到基準站，然后借助計算確定信號中存在的誤差，然后按照誤差對參數進行修正。然后借助網絡或者電臺等多種通訊渠道發送改正后的參數，從而提高車載衛星定位組件的精度。基準站能夠接收定位衛星信號，通過計算得到信號中包含的誤差，并獲取誤差改正參數；然后通過電臺或者網絡等通訊手段，將改正參數播發出去，為車載衛星定位組件提高定位精度。該組件安裝在車輛匯總可以接收衛星信號，從而確定當前設備的位置、速度等信息，自動駕駛導航系統的控制中樞是決策支持組件，通過此可以人工設定規劃車輛路線，根據速度等信息，對規劃路線進行反算，進而確定最合理的轉向方式，然后發送指令至自動控制組件，自動控制組件屬于最終控制車輛轉向的組件，自動控制系統借助決策接受組件發出指令控制車輛轉向，最終達到車輛自動控制的目的。

三、衛星導航自動駕駛技術在航海上的應用優勢

現在的航海已經十分依賴GPS。無論是大洋航行、船舶轉向，還是記中午船位、推算船位、對時、撥鐘，甚至拋錨都使用GPS。以至于出現GPS壞了，船長開不了船的情況。可見，GPS在船舶航海中的重要性。

（一）圓航法的應用。

在應用大圓航法的前提下，部分航線可以節約數天時間。例如從中國駛往美國西海岸航線。在GPS出現之前，船舶很難按照理論完成高緯度的大圓航行。因為大圓航法有幾十個甚至幾百個轉向點，每一個轉向點都需要測出一個準確的船位來確定轉向，這在前GPS時代是非常困難的，也是非常繁瑣的。大圓航線無法精確地走完，一般情況是大圓航線變成了幾邊形的航線。GPS的出現解決了這一問題，船只可以實現多次轉向。

（二）船舶轉向的應用。

船舶轉向必須確定準確的轉向點，否則很容易偏航，甚至擱淺。例如，某遠洋公司新會輪就因提前轉向在西沙暗礁擱淺。但是，在大風浪以及惡劣天氣中，在茫茫大洋上要測出一個準確船位那也不是一件易事。為了確保船位，船長、大副、二副、三副凌晨起床守候日出較為常見。GPS的應用完美的解決了全天候的實時船位確定問題。因此，現在的船舶出現了六分儀，導致新上船的年輕水手完全不懂測天等方法。

（三）推算船位的應用。

現在的航行船舶每小時自動記錄一個GPS船位，因為GPS普及范圍廣，所以甚至部分船只有多臺GPS，此外，C站帶有GPS功能，AIS也帶有GPS接收，許多航海者也都是擁有自己的手提GPS。

四、衛星導航自動駕駛技術在農業上的應用優勢

我國是農業大國，農業事關國計民生和國家安全，在國民經濟中占有很重要的地位。現代農業生產向大農業和機械化道路發展。在現代農業生產中，衛星導航自動駕駛技術將發揮重要作用，特別是在平原進行大規模機械化生產的地區。在農業生產中應用衛星定位系統，可提高播種、噴藥、收獲等農田作業交接行的精準度，減少農作物生產投入成本，提高農機作業質量，降低成本，增加經濟效益，避免作業過程中產生銜接行的“重漏”。

（一）衛星導航自動駕駛技術在農業上應用的主要特點如下：

1.適用各種拖拉機車型，方向盤驅動，安裝、拆卸方便。包括收獲機等均可采用此套系統進行控制，從而提高GPS的應用率，大大減少成本。

2.先進的衛星接收機，在惡劣環境下也能接收到衛星，從而保證實時定位的精度。

3.采用衛星導航自動駕駛技術，能夠連續作業，加快播種、施肥、收獲等作業的進度。

（二）衛星導航自動駕駛技術在農業上應用效果。

用該技術對甜菜、玉米、水稻和棉花等作物進行播種，大幅度提高了作業時交接行的精準度，避免作業時產生交接行的“重漏”，1000m播行垂直誤差不超過2.5cm，接茬準確率達到100%，提高了土地、水、肥、藥的利用率，為后期田間管理、收獲作業打下了堅實基礎；同時還延長了作業時間，搶抓了農時，提高了作業效率。通過召開現場觀摩會，受到了區、州、市領導和農民朋友的好評，收到了非常好的效果。

（三）衛星導航自動駕駛技術在農業上應用取得的經濟效益。

使用GPS導航自動駕駛技術，大幅度提高了作業時交接行的精準度，能節約土地面積3%。以棉花為例，棉花株數提高3%以上，同一地塊、同一架播種機，采用自動導航機械化作業技術，667㎡株數在去年的基礎上增加了690株，每株5鈴、每鈴5g，667㎡產量增加17.25kg，增收138元；全市1400平方公里核心區用GPS導航自動駕駛技術可增加土地面積24hm2，提高土地產出率。 采用全球定位技術，能夠24h連續作業。結合本地實際，使用自動導航播種比常規播種每天多作業2.7hm2，加快了播種進度，縮短了播種期，減少了雇用技術人員的費用，降低了成本。

五、總結

GPS導航系統無論是軍事還是民用方面都得到了非常廣泛地應用，也正是因為GPS技術的應用，所以越來越多的設備都能夠實現自動駕駛目標。當前，除了GPS導航系統之外，較之能力更強的我國北斗衛星導航系統也已經逐漸開始被廣泛應用，相信在不久的未來，衛星導航系統會越來越精確，自動駕駛的安全和準確程度也將會得到顯著地提高，屆時所有設備都能夠自動駕駛將不再是夢想。

參考文獻：

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