農業機械自動導航技術研究進展

楊繼芳，高民

（新疆石河子職業技術學院，新疆 石河子 832000）

近幾年，國內農業技術不斷進步，與機械設備相結合，大大提高了國家糧食產量，降低了農業風險發生的、概率，推動了我國農業的發展。由于我國農業機械技術落后，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領域當中。在農業發展中更是如此，其與農業機械的結合不僅能夠提高機械工作效率和精準度，還能提高農產品的產值，大大增加了農業收益。所以，我們國家的農業想要長遠發展，需增加農業機械和自動導航技術的結合力度，這也是把農業進行數字化的重要一步。

1 自動導航在農機中的發展

民以食為天，由此可見，對一個國家來說農業是十分重要的產業。為了滿足國內糧食需求，提高產量，農業機械在逐漸被機械化、自動化。在這個過程中，出現了一種可以解放農民雙手，增加產值的新技術，即農業機械自動化技術。此技術把導航技術利用到農業機械當中，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射的激光光線之間的聯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，區域的不同導致各個地方之間的環境差別較大，因此一定要考慮在地形環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展范圍，多方向多種類的發展。

2 測量農業機械位置的方法

如何準確地測出農業機械的位置是農機自動導航技術最先需要克服的問題。測定農業機械位置主要包括對其航向、位置、車輪轉角以及速度等內容。在這些內容中，測量機械每一刻的位置是最重要的?，F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域和目標區域展開精準的劃分，這是垂直投影法。對農業目標區里農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"，是指控制系統在一定（結構，大小）的參數攝動下，維持其它某些性能的特性。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。其他外界因素對它的影響很小，在發展數年之后已經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的北斗衛星系統、NAVSTAR GPS、GLONASS這些GNSS技術能夠支持用于商業服務。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。雖然國內對GPS技術的研究落后于國外，但經過這些年科研人員的不懈努力，國內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業裝備中的應用逐年上升。GPS全球定位衛星導航技術的一個方向就是應用在農業領域，它不僅可以提升農業生產產值和生產效率，還能減少人力的浪費，促進農業的發展。但是由于環境會影響GPS技術的準確性，所以要根據實際的情況來進行選擇。

3 結語

由上述可知，新發展下的農機導航操作系統基本都是由任務執行單元、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，可以使農業機械在很大程度上順利、快速的完成作業任務，符合當前我國農業精準化理念。近幾年，自動化導航技術在農業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，使農業自動化和精密程度更進一步。但以目前實際情況來說，農業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。