北斗定位導航系統在農機上的應用

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北斗定位導航系統在農機上的應用

北斗衛星定位導航技術應用于農業生產，發展現代農業已成為大勢所趨。本文介紹了北斗衛星導航系統的發展情況及北斗衛星導航技術在現代農業、精細農業的應用情況，對國內衛星導航技術在農業生產中的應用做了展望。

1　北斗衛星定位導航技術在農業生產中的應用現狀

1.1衛星定位原理和差分原理、北斗定位關鍵技術

1.1.1衛星定位（GNSS）原理就是利用4顆衛星測時與測距進行定位。用戶利用手中的GNSS接收機接收衛星信號進行解算而得到定位結果。定位誤差在10 m內。在這一定位過程中，有三部分誤差，與衛星有關的誤差、與傳播途徑有關的誤差、與接收設備有關的誤差。利用差分技術，可以完全消除第一類誤差和大部分第二類誤差。

1.1.2差分原理（DGNSS）將一臺GNSS接收機安置在基準站上進行觀測。根據基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛星的距離改正數，并由基準站實時將這一數據發送出去。用戶接收機在進行GNSS觀測的同時，也接收到基準站發出的改正數，并對其定位結果進行改正，從而提高定位精度。定位誤差在2.5 m以內。利用實時動態控制（RTK）技術可以將誤差降到1cm以內。

1.2北斗農用差分增強技術與基礎設施、北斗農機導航定位終端分類與實例、北斗農機自動駕駛導航技術與應用等

1.2.1北斗導航定位精度10 m，測速精度10 ns，免費開放服務。應用技術成熟，可以為農業現代化提供技術支撐。現階段衛星定位應用高精度主要技術是差分系統，分兩種星基差分，地基差分系統。地基差分分為單基站（RTK、DGNSS），多基站（網絡RTK、CORS），星基差分（SBAS：WAAS、MAAS），從國外應用經驗美國農民以WAAS和CORS自建為主，國內從單基準站為主。WAAS精度40 cm免費國內信號不能用誤差太大，個人RTK：精度2 cm自費，偽距差分（DGNSS、DGPS）亞米級距離100 km以內付費距離15 km以內，北斗系統沒有星基差分，目前主要應用于農機導航作業。

1.2.2北斗農機定位終端，應用于農機結合桌面地理信息系統（GIS）、導航、定位、農機投入、土壤采樣管理、作物偵測、產量影響分析等，可以與田間數據采集辦公室軟件同步。

1.2.3AgLeader天寶互聯農場管理系統，由此可見，定位導航技術與農場GIS系統和現代化管理已經在國外成為一種農業生產的基本業態。

1.2.4農用拖拉機自動導航系統安裝分前裝和后裝兩種，前裝即在拖拉機出廠前裝好導航系統，后裝即拖拉機在出廠后再安裝導航系統，目前我國拖拉機以后裝為主。

1.3國外導航設備在精準農業中的應用情況。2012～2013年我國黑龍江墾區農機推廣產品目錄中，GPS自動導航和駕駛系統全部是國外進口產品，包括美國大寶（Trimble）公司、日木拓普康（Topcon）公司、加拿大半球（Heimisphere）公司、瑞士徠卡（Leica）等，而且產品價格昂貴，產品報價在每臺（套）15萬～20萬元，農墾系統的批量采購指導價也達11.4萬元。在配套應用上，上述公司大部分與進口大馬力拖拉機配合使用，2012年年銷量1 500多臺，產值超過1.5億元，其中大寶公司800多臺、拓普康公司200多臺、半球公司150多臺，位居前三位。而國產大馬力拖拉機、播種機、收割機等農業機械在黑龍江每年2萬臺的市場卻無人問津。自主研制高精度自動導航和駕駛系統產品迫在眉睫。

2　國內衛星導航技術在農業生產的應用展望

2.1以導航（GNSS）、遙感（RS）、地理信息（GIS）為核心的3S技術應用已經由宏觀農業研究發展到精準農業研究階段。國外成熟經驗可以借鑒，但是鑒于中國的實際國情，我們可以吸收再創新發展適合本地區的應用技術。

2.2物聯網技術概念的核心是定位+通訊。這兩種技術都已發展成熟，適用于農業生產應用。關鍵問題是集成在一塊電路板或芯片上，方便設計農業專用設備的研發。

2.3農機或土壤檢測的定位數據與其他屬性數據組合技術農業大數據的應用基礎。

2.4河北省農業正經歷由分散趨于集中過程，在這一過程中應用3S技術實施從規劃到實踐的一體化解決方案是農業技術現代化的一種正在經歷的歷史階段，應用3S技術“量身定做”規劃圖，應用現代技術實施的農藝方案，應用農業經濟分析技術實現的收益評估，是適應現代農業需要的一種設想。

050051河北省農林科學院農業信息與經濟研究所王新棟