農(nóng)業(yè)機械自動導航技術研究進展

楊繼芳，高民

（新疆石河子職業(yè)技術學院，新疆 石河子 832000）

近幾年，國內(nèi)農(nóng)業(yè)技術不斷進步，與機械設備相結(jié)合，大大提高了國家糧食產(chǎn)量，降低了農(nóng)業(yè)風險發(fā)生的、概率，推動了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。由于我國農(nóng)業(yè)機械技術落后，雖然一定程度上減少了勞動力，但仍存在效率低、精度差的問題。而目前，隨著自動導航技術越來越先進，其帶來的便捷性、高效性受到人們的重視，該技術逐漸普遍的應用在各個行業(yè)領域當中。在農(nóng)業(yè)發(fā)展中更是如此，其與農(nóng)業(yè)機械的結(jié)合不僅能夠提高機械工作效率和精準度，還能提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)值，大大增加了農(nóng)業(yè)收益。所以，我們國家的農(nóng)業(yè)想要長遠發(fā)展，需增加農(nóng)業(yè)機械和自動導航技術的結(jié)合力度，這也是把農(nóng)業(yè)進行數(shù)字化的重要一步。

1 自動導航在農(nóng)機中的發(fā)展

民以食為天，由此可見，對一個國家來說農(nóng)業(yè)是十分重要的產(chǎn)業(yè)。為了滿足國內(nèi)糧食需求，提高產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)機械在逐漸被機械化、自動化。在這個過程中，出現(xiàn)了一種可以解放農(nóng)民雙手，增加產(chǎn)值的新技術，即農(nóng)業(yè)機械自動化技術。此技術把導航技術利用到農(nóng)業(yè)機械當中，而導航技術具體的有：引線導航、地磁導航、激光導航等。將機器的信號接收設備和預先埋設在地下來發(fā)射磁力的裝置進行配合工作的是引線導航；通過地球的磁力來完成機械裝置導航工作的是地磁導航；充分借助激光的傳遞性，建立機器接收設備和所發(fā)射的激光光線之間的聯(lián)系來進行導航控制工作的是激光導航。但是由于我國土地遼闊，面積較大，區(qū)域的不同導致各個地方之間的環(huán)境差別較大，因此一定要考慮在地形環(huán)境不同時對導航工作的影響，所以就需要自動導航技術擴大發(fā)展范圍，多方向多種類的發(fā)展。

2 測量農(nóng)業(yè)機械位置的方法

如何準確地測出農(nóng)業(yè)機械的位置是農(nóng)機自動導航技術最先需要克服的問題。測定農(nóng)業(yè)機械位置主要包括對其航向、位置、車輪轉(zhuǎn)角以及速度等內(nèi)容。在這些內(nèi)容中，測量機械每一刻的位置是最重要的?，F(xiàn)在普遍用來測定其位置的方式主要有兩種，分別是對相對位置和絕對位置的測量方法。前者工作的核心是對導航基線和機械之間位置關系的測量，而后者工作的核心是測量機械在空間地形上的位置。

2.1 視覺導航技術

通過借助計算機技術對人的視覺感官進行模擬，再從得出的效果圖像里選出有價值的信息，從而對這些信息理解分析和處理之后進行實際的控制測量，這就是機器視覺的位置測量方法。工作速度快，效率高是此方法最突出的優(yōu)點，同時計算機自身對信息的容量也比較大，可以儲存大量信息，其他各方面功能也比較完善。在此方法中，自動導航技術通過機械設備的攝像裝置來采集信息和傳遞信息，借助圖像識別技術對采集到的信息進行作物識別，把兩者結(jié)合就確定了機械的工作基線。此方法主要采用最小二乘法、垂直投影法和Hough變換法來進行導航基線的測量和識別農(nóng)作物。其中，最小二乘法有測量準確性和工作效率比較高的優(yōu)點，所以工作人員使用此方法來檢測直線段基線是比較常見的。而借助成圖方法，對采集的圖形進行灰化處理，再通過垂直投影法對處理后的圖像里的非目標區(qū)域和目標區(qū)域展開精準的劃分，這是垂直投影法。對農(nóng)業(yè)目標區(qū)里農(nóng)作物有多少行就可以用此法來確定。Hough 變換法是當前階段使用最普遍的一種檢測直線段基線的方法，由于在實際的使用時，Hough變換法可以有很好的魯棒性能，所謂"魯棒性"，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構，大?。┑膮?shù)攝動下，維持其它某些性能的特性。它是在異常和危險情況下系統(tǒng)生存的關鍵。其他外界因素對它的影響很小，在發(fā)展數(shù)年之后已經(jīng)成為了一種應用和研究方面最為普遍的導航方法。

2.2 測量位置的GNNS技術

當前主要有我們國內(nèi)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)、NAVSTAR GPS、GLONASS這些GNSS技術能夠支持用于商業(yè)服務。其中NAVSTAR GPS應用的時間最久，范圍最廣。對于GPS技術人們已經(jīng)非常熟悉了，它普遍存在于我們每個人的手機上、汽車上、甚至于手表上。雖然國內(nèi)對GPS技術的研究落后于國外，但經(jīng)過這些年科研人員的不懈努力，國內(nèi)這項技術已逐漸完善，尤其值得關注的是近年來導航技術在農(nóng)業(yè)裝備中的應用逐年上升。GPS全球定位衛(wèi)星導航技術的一個方向就是應用在農(nóng)業(yè)領域，它不僅可以提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)值和生產(chǎn)效率，還能減少人力的浪費，促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但是由于環(huán)境會影響GPS技術的準確性，所以要根據(jù)實際的情況來進行選擇。

3 結(jié)語

由上述可知，新發(fā)展下的農(nóng)機導航操作系統(tǒng)基本都是由任務執(zhí)行單元、機械控制單元和檢測單元這三部分一起組成的，在實際的操作過程中，上面三部分單元明確分工，合作效率高，可以使農(nóng)業(yè)機械在很大程度上順利、快速的完成作業(yè)任務，符合當前我國農(nóng)業(yè)精準化理念。近幾年，自動化導航技術在農(nóng)業(yè)機械上的應用逐漸成熟，計算機的儲存量和傳感器等輔助設備也越來越強，使農(nóng)業(yè)自動化和精密程度更進一步。但以目前實際情況來說，農(nóng)業(yè)機械自動化導航技術還是有一定的缺點，仍需要科研人員去努力探究，使其更加完善和先進。