北斗導航技術在農機現代化生產中的應用與功能發展趨勢

古麗奴·達來了汗

(額敏縣喇嘛昭鄉農機管理服務站，新疆 額敏 834615)

0 引言

近年來，衛星導航技術已經應用到人們生產生活的方方面面，我們使用的汽車、手機的很多功能都依靠衛星定位技術來實現。而在農業生產方面，隨著農業機械工作能力的不斷提升，農業機械能夠完成的農業生產任務越來越多，其實際工作質量也大幅提升。在精確農業的要求下，利用衛星定位技術配合農業機械化生產已成為農業機械化生產優化發展的近期目標，且很多先進的衛星定位技術已經應用到農業生產之中。尤其是在我國自主研發的北斗衛星導航系統投入使用后，農業機械的位置監控、農機導航、無人機自動噴藥、農業環境監測等眾多功能在農業生產中得到了進一步優化，使衛星定位技術逐漸成為了農業生產實施不可缺少的重要技術，這也標志著我國農業逐漸向智能化、精細化和集約化方向轉變。

1 農業衛星導航技術的研究現狀

21世紀以來，世界范圍內的衛星定位技術得到了快速的發展與應用，在農業生產方面，隨著精準農業理念在世界范圍普及，衛星定位系統作為農業精細化作業的組成技術，能為農業生產的品質提升提供有力幫助。早在20世紀90年代中期，歐美等發達國家就先后在農機裝備上配備了衛星定位終端，使農業機械在衛星定位的指導下進行精細化的工作，且衛星定位與農機的融合逐漸豐富到播種、施肥、灌溉、收割等各個環節，現階段更是與信息和計算機技術實現良好融合，使農業生產逐漸向全部智能化方向轉變。

我國的北斗衛星導航定位技術起步較晚，但是其發展速度較快，近幾年，在農業上實施了“建設北斗精準時空服務基礎設施”的國家級要求，進一步拉近了北斗導航與農機化生產之間的距離。現階段，北斗導航技術在我國的農業生產中應用十分廣泛，且其導航、定位等功能得到進一步完善，使農業生產的便捷性大幅提升。

2 北斗技術在農機化生產中的應用

2.1 北斗導航的應用技術優勢

隨著國家對于具有北斗導航終端設備的農業機械補貼力度的加大，北斗導航技術在農業機械中的功能研發進一步加強，總體來看北斗導航在農機上的應用具有以下技術優勢：一是定位精準度高。現階段利用北斗導航的衛星定位技術，農業機械根據不同的農業生產需要可以實現不同精度的定位功能，如表1所示，為農機化生產中不同的工作任務對于衛星定位精度的需求，北斗導航在農業范圍的應用定位精度可達厘米級，能有效保證農作物播種、農藥噴施等高精度作業需求。二是信號覆蓋能力強。北斗導航利用地面基站配合衛星定位，能在一些信號遮擋、地理位置不良的區域實現導航功能。相對于其他的衛星定位技術，北斗定位在我國農業生產的信號覆蓋效果具有顯著優勢。三是強大的衛星通訊功能。利用北斗導航短報文通信服務，能實現遠程通信及偏遠地區通信，并能滿足精準農業大范圍、大數量通訊的功能需求。

表1 不同生產項目對于衛星定位精度的需求

2.2 北斗導航的主要技術應用方向

2.2.1 植保無人機的自動化作業

近年來，我國農業生產中植保無人機的應用量顯著增多，這是我國無人機市場快速發展的結果。植保無人機的自動化作業需要北斗導航技術作為基礎保證，在北斗衛星基站及基礎設施齊備的地區，植保無人機利用RTK差分技術能夠在北斗系統的支持下實現厘米級的作業精度，且利用北斗衛星導航技術，無人機能夠實現線路規劃、編組作業、精準避障等功能，具有良好的作業質量和適應環境的能力。

2.2.2 農機衛星導航與自動駕駛作業

現階段很多農機產品配套了北斗衛星導航終端，通過駕駛室內的顯示界面，駕駛員能夠根據導航信息駕駛農業機械進行生產，駕駛員根據導航規劃路徑行駛和作業，有利于提高農機作業精準度。同時，衛星導航還能對行駛路線進行監測，對于行駛偏差過大的問題進行及時提醒，有效提高了人工駕駛農機的作業質量。隨著農機駕駛技術研究的逐漸深入，很多農機的無人駕駛都與北斗導航技術相結合研發，利用北斗導航厘米級的定位精度，農機自動駕駛技術的實施效果得到了顯著提升。

2.2.3 農田信息監測與田間管理

北斗衛星定位技術在農機上的應用有利于提高農田信息監測的效果，一方面利用固定的攝像設備結合GPS組網，能實現對指定田塊的生長狀態、病蟲草害等信息的獲取和檢測；另一方面利用農機設備上的視覺設備能夠實現在農機作業或行駛過程中獲取精確的田間位置信息，對于可能存在病蟲草害等問題的位置實現精準預報。此外，若農機在田間出現故障，也能通過北斗衛星系統技術預警，以便提供精準救援。

3 北斗導航在農業應用的功能擴展途徑

3.1 加強基礎設施建設

我國目前農村地區的基礎設施建設仍不完善，很多地區要應用北斗衛星導航技術進行農業生產作業仍存在一定難度。要進一步提升北斗導航在農業生產中的應用效果，就必須要加強北斗系統功能實施的輔助設施建設，例如固定基站、無線網絡系統等，為北斗導航與農業機械的良好融合提供基礎條件，同時利用合理的基礎設施作保障，提高北斗導航在農業生產中的實際應用效果。

3.2 加強北斗導航與互聯網的聯合應用

隨著農機移動終端逐漸向功能多樣化發展，除北斗衛星定位技術外，農機還應具備移動互聯網終端，一方面，利用互聯網的信息技術來改善衛星定位與導航的傳統、刻板的工作模式，使農業機械的作業方案和實際作業靈活性得到顯著提升；另一方面互聯網與衛星定位技術的聯合應用有利于農機的實時作業情況在網絡上實現共享，有利于智慧農業發展的無人化目標的實現。

3.3 優化北斗系統的使用方式

現階段，農業機械上應用的北斗系統功能，除導航功能外，很多定位功能都需要專業人員和專業知識才能使用。總體上看，北斗系統與農業融合的程度還不夠，表現在軟件系統的功能集成還需豐富，部分北斗系統的功能實施過程需要簡化，以便使北斗系統在農機上應用的過程變得更加簡單，農機使用者對于北斗系統功能的應用也更加便捷。

4 結語

北斗衛星導航系統在農業機械化生產中的應用有效改善了我國農業的信息化建設水平，其逐步應用和功能擴展有利于實現自動化農業生產和農田管理等工作，將逐步開啟農業生產新模式。從目前來看，北斗系統與農機化的結合在農業生產的播種、施肥、灌溉、收割等方面已經顯示出了相關優勢，有效提高了生產的便捷程度和作業精確度，更好地保證了農業生產的效率。相信隨著北斗導航系統建設的不斷完善，其功能和性能也會逐漸地完善和提升，并進一步提高農業機械化的作業水平。