農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)研究進展

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（白城市農(nóng)牧機械化研究院，吉林 白城 137000）

農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)研究進展

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（白城市農(nóng)牧機械化研究院，吉林 白城 137000）

農(nóng)業(yè)機械自動導航對農(nóng)業(yè)技術(shù)體系具有重要的作用，其廣泛應(yīng)用于耕作、播種、收獲等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中。農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中具有重要的影響，不僅能夠使農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度得到提高，同時還是對傳統(tǒng)耕作模式的一種改變，使農(nóng)業(yè)技術(shù)與現(xiàn)代科學技術(shù)實現(xiàn)了有機結(jié)合。文章主要對農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)的方式進行研究分析，并對農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)在未來的發(fā)展提出展望。

農(nóng)業(yè)機械化；自動導航技術(shù)；進展

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，科學技術(shù)相關(guān)的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于我國的各個領(lǐng)域，不僅使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率以及作業(yè)質(zhì)量得到有效的提高，同時也有利于我國對新農(nóng)村建設(shè)步伐的推進。農(nóng)業(yè)機械化進程的加快，不僅使農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)的耕作方式發(fā)生了改變，而且將信息技術(shù)也逐漸融入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。例如將導航定位系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，這就使農(nóng)業(yè)機械化水平進一步提高，而且還降低了農(nóng)民對機械的使用難度，從而使農(nóng)業(yè)發(fā)展更加高效。機械自動導航技術(shù)，在農(nóng)業(yè)具體生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在實際的操作過程中使作業(yè)遺漏以及重復作業(yè)的情況得到了有效制止?？傊?，在對農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)不斷推廣的過程中，還應(yīng)該對其不斷地進行研究與創(chuàng)新，從而使其能夠在農(nóng)業(yè)作業(yè)中得以長久的發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)機械自動導航中常用的方式

（1）GPS定位系統(tǒng)。GPS作為全球定位系統(tǒng)，其具有三維定位和導航的功能，并具有全天候、全方位、高精度的定位特點，不論是在陸路還是航空等領(lǐng)域，都得到了廣泛的應(yīng)用，并對地球上信息化水平的提高具有重要的貢獻。GPS定位系統(tǒng)主要由空間部分、地面控制系統(tǒng)以及用戶設(shè)備三部分組成，具體工作原理就是按照衛(wèi)星給出的位置來對接收機的位置進行確定。在農(nóng)業(yè)機械上對GPS系統(tǒng)進行使用，不僅使田間耕作的路徑得到優(yōu)化以及耕作的速度加快，同時還使農(nóng)業(yè)勞作的效率得到有效提高。

GPS定位系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)勞作中可以用于各種操作，例如，對農(nóng)田的土質(zhì)進行檢測以及對農(nóng)田的施肥量進行改變，當農(nóng)業(yè)機械在田間進行走動時，GPS系統(tǒng)就可以根據(jù)不同位置所采集到的土壤進行質(zhì)量的檢測。GPS系統(tǒng)在對土壤肥率進行檢測時，一般會與GIS系統(tǒng)進行結(jié)合使用，通過對土壤精確位置的記錄，從而對不同區(qū)域的土壤質(zhì)量進行繪制，并利用繪制的土壤質(zhì)量分布圖，進行針對性的變量施肥。目前，我國大部分農(nóng)村地區(qū)的耕作方式都采用集約化、規(guī)?；姆绞剑虼嗽谶M行大面積的農(nóng)業(yè)操作過程中，對作業(yè)路線的把控至關(guān)重要。GPS系統(tǒng)可以通過提前對耕作路線進行確定，在進行具體耕作的過程中系統(tǒng)就會進行引導，從而使耕作的路徑達到最佳。

（2）視覺導航。對于在汽車上安裝GPS系統(tǒng)而言，安裝視覺導航更加的直觀化，其可以將導航周圍的環(huán)境更加直觀顯示在屏幕上，這不僅使駕駛者的行車速度得到有效提升，同時行車的精準度也得到有效提升。而在田間進行大面積的耕作時，對于田間的規(guī)劃會非常整齊，通過視覺導航就可以對田間每一行的信息進行搜集，從而提供精確的位置信息。這項技術(shù)經(jīng)過不斷的研究，不但的進行創(chuàng)新，對于目標作物的具體位置已經(jīng)能夠進行準確的定位，但是對于農(nóng)作物所接受的光照等自然因素還不能進行精確的控制，從而使視覺導航技術(shù)的完善以及推廣受到阻礙。因此，想要使視覺導航技術(shù)能夠進行有效地推廣，就需要對圖像獲取以及自然因素的獲取盡心有效的研究與創(chuàng)新。

2 農(nóng)業(yè)機械自動導航關(guān)鍵技術(shù)

（1）跟蹤控制技術(shù)。所謂的跟蹤控制技術(shù)，跟蹤就是指定位，而控制就是指對跟蹤速度以及跟蹤方向的控制。農(nóng)田在進行耕作時，機械的行進速度要求都比較低，但是有時會對速度要求比較高，這就需要對機械車行進的速度進行嚴格地控制，避免速度變化過大對機械的其他方面產(chǎn)生影響。農(nóng)業(yè)機械車在田間進行行駛耕作的時候，導航控制器會對機械車中的狀況進行反饋，并將反饋的信息與原先規(guī)劃的信息進行對比，如果發(fā)現(xiàn)行駛的路線出現(xiàn)偏差，就會及時地進行調(diào)整，從而有效避免車輛走規(guī)劃外的路線。跟蹤控制技術(shù)進行導航，最重要的影響因素就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及模糊控制，通過這兩個控制技術(shù)的應(yīng)用，在進行導航的時候就不需要進行精確的模型試驗，直接通過人的職能行為進行模擬即可，從而使帶有不確定性問題得以有效解決。將跟蹤控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械車上，系統(tǒng)中含有自學功能，其對環(huán)境的適應(yīng)能力極強，并可以對導航現(xiàn)場進行處理。

（2）環(huán)境感知技術(shù)。所謂的環(huán)境感知技術(shù)，主要是通過傳感器的利用，對周圍的環(huán)境信息進行搜集，并對周圍信息進行分析和處理以后，將有效的信息進行保留，并創(chuàng)建環(huán)境模型。農(nóng)業(yè)機械自主導航技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中，最重要的就是對環(huán)境感知問題進行解決，只有農(nóng)機導航技術(shù)能夠準確的感知到周圍環(huán)境的變化，農(nóng)業(yè)機械的操作者才能夠進行正確的決策。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，使傳感器的類型也逐漸增多，質(zhì)量也逐漸增高，同時，對傳感器對信息進行處理的方法也逐漸提高，從而使農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)對環(huán)境進行感知的能力也有所提高。將環(huán)境感知技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械導航的過程中，例如，設(shè)計一種除草機，其感知系統(tǒng)就能夠?qū)﹄s草進行識別，然后反饋給除草機，這樣除草機就可以準確地對雜草進行清除。

（3）地圖構(gòu)建技術(shù)。地圖構(gòu)建技術(shù)是一項極其重要的技術(shù)，不論是進行環(huán)境導航還是進行視覺導航，都需要對周圍的環(huán)境或者土壤類型進行構(gòu)建地圖，一般就是通過傳感器對所需的信息進行搜集，并利用處理后的信息進行繪制地圖。對構(gòu)建的地圖能夠呈現(xiàn)出的方式有許多種，例如，幾何地圖、三維坐標地圖等，都可以對周圍的環(huán)境信息進行表示。在構(gòu)建地圖的時候，柵格地圖也比較常用，但是僅用于對局部地域進行導航中，主要是因為柵格地圖在進行感知的時候需要進行大量的計算，因此在進行定位的時候很少使用。

3 農(nóng)業(yè)機械自動導航的發(fā)展展望

我國是人口大國，但是對于土地的分配卻極少，因此對糧食產(chǎn)量以及質(zhì)量的提高至關(guān)重要。雖然我國農(nóng)業(yè)已經(jīng)步入機械化，而且耕種效率得到明顯提高，但是依舊面臨著新的挑戰(zhàn)，就是進行機械智能化改革，對機械自動導航技術(shù)進行不斷推廣，并積極應(yīng)用于農(nóng)業(yè)作業(yè)當中。

在對導航方式進行選擇的時候，需要根據(jù)農(nóng)業(yè)環(huán)境的特征進行選擇。例如，GPS的精確度比較高，就可以用在較為開闊的田間；而對于樹冠比較密集的地方，GPS的信號容易被遮擋，就需要選擇視覺導航以及其他相關(guān)的導航方法。除此之外，農(nóng)業(yè)機械自動導航技術(shù)想要進一步發(fā)展，就需要對傳感器進行融合，從而使導航系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性、針對性。同時，通過對我國農(nóng)業(yè)機械導航技術(shù)應(yīng)用的機械的特點進行分析研究，從而研發(fā)出配套的導航技術(shù)，使相關(guān)成本得以降低。

4 結(jié)語

綜上所述，將自動導航技術(shù)與農(nóng)業(yè)機械進行有機結(jié)合，不僅是農(nóng)業(yè)機械進行發(fā)展與升級的需要，同時也是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中必經(jīng)的途徑。在具體的農(nóng)業(yè)作業(yè)過程中，通過對導航系統(tǒng)的利用，可以有效實現(xiàn)對田間作物進行定位，通過車輛上的導航提示，使田間勞作的效率得到了有效提升。雖然我國對于農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果，但是與發(fā)達國家相比，仍舊存在欠缺，所以還需要進一步地深入研究，通過不斷地創(chuàng)新，從而使農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化技術(shù)取得更大的突破。

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李?；荩?964-），男，吉林白城人，工程師，主要研究方向：農(nóng)牧機械。