自動導航技術在農業機械中的應用

劉雪麗 周曦文

（江西省農業機械研究所，江西南昌 330044）

隨著科技的不斷發展，我國農業機械正朝著自動化方向發展，為進一步提高農業機械的作業質量，最大程度提高生產效率和降低成本，農業機械的智能化作業將成為農業發展的必然趨勢。隨著自動導航技術的不斷發展，自動導航技術已成為農業機械智能化發展的關鍵技術，將其應用在農業機械中，可以有效優化和提升農業機械的作業方式與途徑，降低勞動者的勞動強度，促進農業機械向更加精準化、自動化和智能化的方向發展，從而更好地服務于農業生產，對我國現代農業的快速發展具有積極的促進意義。

1 自動導航技術概述

自動導航技術是計算機技術、電子通信技術、控制技術等多學科的綜合技術，在現代農業生產中的應用越來越廣泛，已經成為農業機械中的重要技術支撐。目前，自動導航技術已經廣泛應用在土地整備、播種移栽、植保、采摘收割等農業機械方面。在農業機械中應用最廣泛的自動導航技術主要有GPS 技術、機器視覺和多傳感器融合技術。

GPS 技術具有全方位、全天候、高精度的特點，可以不受氣候影響，實時測量農機在地理空間中的絕對位置；機器視覺技術具有速度快、信息量大、功能多的特點，可以通過激光發射器、光波等來收集豐富的環境信息；而多傳感器融合技術能夠結合GPS技術和機器視覺技術等導航模式的優點，用不同的傳感器組合出高精度、高可靠性的導航模式。

2 自動導航技術在農業機械中的應用

2.1 在土地整備機械中的應用 土地是作物生長的根基，土地整備是農業生產的首要環節，該環節的效率和精度直接影響著下一環節的進行。機械的使用將會提高工作效率，土地整備機械主要有拖拉機、耕地機、平地機、施肥機等。傳統的土地整備機械需要具有一個較高水平的駕駛員來操作，作業效率和作業質量不高。將自動導航技術引入土地整備機械中，可以實現無人駕駛，進行自動導航和測量地形起伏狀況。在實際應用中，GPS 導航技術通過全球定位系統提供實時的農機位置信息，引導拖拉機和耕地機按照設置好的優化路線安全、準確地進行田間作業，從而減少重復作業區和遺漏作業區的面積[1]。衛星導航技術引入平地機中，實現了不受天氣和地勢的影響，連續24 h 作業，大大提高了作業效率和作業質量。在施肥機中的應用，根據相關傳感器收集的農田內的土壤墑情，實現肥量動態調控，進而實現變量施肥。

自動導航技術在土地整備機械中的應用，實現了無人駕駛拖拉機、變量施肥，提高了工作效率和作業質量，降低了農機操作人員的工作強度，促進了土地整備機械向高效率和高精度方向發展。

2.2 在播種移栽機械中的應用 播種移栽是農業生產過程中的重要環節之一，播種移栽機械普遍應用在農業實際生產中。播種移栽機械主要有播種機、移栽機和插秧機。傳統的播種移栽機械適應性能差，工作效率不高，易錯失最佳播種移栽時機。將自動導航技術應用在播種移栽機械中，可以實現精密播種、變量播種、智能識別移栽。在實際應用中，安裝有自動導航技術的播種機比普通的播種機播種質量高，提高了排種器的檢測精度；將自動導航技術中的機器視覺智能識別系統應用在移栽機中可以實現智能識別健壯苗、空穴，從而進行精準移栽。通過對比分析GPS 采集記錄插秧機自動導航作業與駕駛員人工作業時的數據，結果表明安裝有自動導航系統的插秧機的作業精度及穩定性比人工駕駛的高[2]。

自動導航技術在播種移栽機械中的應用，實現了精密播種、變量播種、智能識別移栽，提高了機械的工作性能和播種移栽質量，促進了播種移栽機械向高速和精準方向發展。

2.3 在田間管理機械中的應用 田間管理是農業生產過程中不可或缺的環節，是保證作物正常生長、確保農業豐產豐收的重要措施之一。傳統的田間管理主要為人工直接參與管理，大面積的灌溉與施肥施藥困難、勞動強度大，常會出現同一塊區域施肥時間不一致、不均勻的情況。隨著現代農業的發展需要，各類田間管理機械也相繼出現。目前，田間管理機械主要有植保機、除草機、灌溉施肥機、無人機施藥等。自動導航技術與田間管理機械相融合，可以實現智能除草、精準施肥施藥。自動導航技術中的機器視覺技術應用在植保機中可以智能識別農田中的病蟲害和雜草，定點對靶施藥，減少農藥投放。無人機施藥多機協同與多目標分配，能夠實現智能導航與避障，24 h 連續作業，大大提高了工作效率。在拖拉機上安裝自動導航系統，可以實現對小麥的精準對行，達到精量控制追肥量的目的[3]。GPS 與智能化的灌溉設備配套，還可實現精準灌溉作業，節省水資源，提高灌溉效益。將自動導航技術引入田間管理機械中，明顯提高了生產效率，極大地解放了勞動力，有效地促進了農業現代化、農機智能化的發展。

2.4 在采摘收獲機械中的應用 隨著現代農業的發展，采摘收獲機械相繼出現，根據作物特點有葉菜收獲機、根莖類果蔬收獲機、球果類收獲機、水生果蔬收獲機等。采摘機械不僅可以提高采摘效率，而且可以降低損傷率，提高經濟效益。隨著自動導航技術的快速發展，其多被應用在果蔬采摘收獲機械中，特別是在采摘機器人中的應用，通過視覺識別系統對目標物進行圈定，從而將目標物從背景圖中分離出來，從而快速、無損和準確地采摘，從而大大提高采摘速度和質量[4]。隨著自動導航技術的不斷成熟，基于機器視覺的自動采摘機，可以智能識別目標物和精準定位，從而實現快速、無損傷采摘，成功率高。

自動導航技術在采摘收獲機械中的應用，使采摘機械提高了采摘效率和采摘質量，降低了損傷率，節省了人工成本，提高了果農的經濟效益，促進了采摘收獲機械向高效、低損和智能化方向發展。

3 結語

自動導航技術與農業機械相結合是現代農業發展的必然趨勢，也是實現農業機械自動化、智能化發展的重要技術支撐。隨著自動導航技術的快速發展，已廣泛應用在農業機械中。自動導航技術在農業機械中的應用，可以實現農機的自動導航和精準定位，以及智能識別與避障，提高了農業生產效率和質量，解放了勞動力，促進了農業機械向自動化、精準化和智能化方向發展，具有廣闊的發展前景。

自動導航技術在農業機械中的應用取得了一定的進展，但仍存在一些需要改進和突破的地方，如多傳感器數據融合技術、多機協同導航技術、智能控制技術與自動導航技術的融合，通過不斷地創新，自動導航技術將會更好地應用于農業機械，從而更好地服務于農業生產。