農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析

崔志富

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是我國的基礎(chǔ)性的生產(chǎn)活動，在物質(zhì)水平有所提升之后，現(xiàn)代人給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作提出的要求也就變得更多了，因此各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)也被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不僅僅實現(xiàn)了自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，還進(jìn)一步開發(fā)出了數(shù)字化的程度比較高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，無論是哪一個環(huán)節(jié)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)都可以被高效完成。應(yīng)用輔助型生產(chǎn)機(jī)械非常重要，本文對在生產(chǎn)機(jī)械之中使用的導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行研究。

1 機(jī)械自主型導(dǎo)航技術(shù)

1.1 視覺導(dǎo)航技術(shù)

相比于GPS導(dǎo)航技術(shù)，視覺導(dǎo)航更具有靈活性，在收集材料時，對各種圖像能夠直觀、精確的呈現(xiàn)和保存，機(jī)械導(dǎo)航對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周圍的環(huán)境認(rèn)識更加精準(zhǔn)，信息面得以寬泛化。美國和英國的視覺導(dǎo)航技術(shù)研究應(yīng)用較早，此外，韓國和歐美國家也緊跟其后加以研究，中國的視覺導(dǎo)航技術(shù)起步于20世紀(jì)90年代，逐年來有不少農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)W者對其進(jìn)行深刻的研究考察，他們構(gòu)筑了視覺導(dǎo)航研究實驗平臺，通過Lab色彩空間處理圖像，對農(nóng)業(yè)視覺導(dǎo)航進(jìn)行分析和研究。視覺傳感器的出現(xiàn)也是一大突破，它可以獲取農(nóng)作物周圍的環(huán)境情況，對雜草、障礙物等目標(biāo)物進(jìn)行定位和精確的導(dǎo)航

1.2 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

我國的衛(wèi)星GPS導(dǎo)航技術(shù)起步較晚，但近年來卻得到了重視并且得以高速發(fā)展，現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)機(jī)械衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已基本成熟，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里，帶有衛(wèi)星導(dǎo)航裝備的拖拉機(jī)以及各種機(jī)械工具都已投入生產(chǎn)一線，這種先進(jìn)技術(shù)雖然可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量，但是一方面對周圍環(huán)境也有一定的負(fù)面影響，必須要選擇合適的方法使用。

2 現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)導(dǎo)航機(jī)械術(shù)分析

2.1 控制機(jī)械導(dǎo)航的主要技術(shù)

隨著機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，對其進(jìn)行控制技術(shù)的提升工作也顯得尤為重要，機(jī)械導(dǎo)航控制主要分：橫向控制和縱向控制。所謂縱向控制，即為對機(jī)械導(dǎo)航的速度控制，而機(jī)械導(dǎo)航一般在工作過程中沒有太高的速度，所以控制重點放在橫向控制上，即對機(jī)械導(dǎo)航機(jī)器的轉(zhuǎn)向控制，在此過程中，機(jī)械導(dǎo)航控制器的設(shè)計就顯得很重要了。

2.2 環(huán)境感知技術(shù)

環(huán)境感知技術(shù)是現(xiàn)有的機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)系統(tǒng)之中的核心技術(shù)，導(dǎo)航系統(tǒng)在對周邊環(huán)境進(jìn)行測評與感知時，可以充分獲取環(huán)境信息，借助環(huán)境信息來對系統(tǒng)所處的周邊環(huán)境進(jìn)行處理，如果系統(tǒng)的環(huán)境感知能力比較高，其所處的機(jī)械也能保持更高的效率。

2.3 構(gòu)建導(dǎo)航技術(shù)模型

地圖構(gòu)建是地圖技術(shù)中核心內(nèi)容，即通過機(jī)器人傳感器獲取空間模型，通過視覺傳感、激光技術(shù)和聲納等方式對相關(guān)信息進(jìn)行合理化的處理，構(gòu)建成環(huán)境地圖模型。越精確的地圖在農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航中越能提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在地圖構(gòu)建中，需要了解地圖主要分為柵格、幾何、拓?fù)涞貓D，三種地圖表示方法各有優(yōu)勢，在實際應(yīng)用中應(yīng)該因地制宜。

3 導(dǎo)航技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

通過前文對常用導(dǎo)航技術(shù)的分析可以了解到，在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域之中，可應(yīng)用的導(dǎo)航技術(shù)種類繁多，而關(guān)于機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的研究活動并沒有停止，更多適用當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型技術(shù)被開發(fā)出來。GPS導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動之中內(nèi)應(yīng)用的時間極長，以玉米生產(chǎn)活動為例，借助GPS技術(shù)，玉米的種植者可以應(yīng)用自動化的收割來對已經(jīng)成熟的玉米進(jìn)行高效收割，不僅提升了玉米收割速度，同時也充分節(jié)省了勞動力資源，還將收割作業(yè)的時間也有效縮短。然而當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境仍舊極為復(fù)雜，只應(yīng)用簡單的導(dǎo)航技術(shù)是難以達(dá)到導(dǎo)航需求的，在相對比較開闊的場地之中，技術(shù)人員可以以最快的速度結(jié)束導(dǎo)航測評工作，但是當(dāng)對果園進(jìn)行評測時，檢測人員會受到果樹種植密度的影響難以將測評工作有效完成。

因此可知雖然現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)的種類雖然比較多，但是仍舊有一些難以憑借現(xiàn)有導(dǎo)航技術(shù)解決的機(jī)械生產(chǎn)問題，因此在下一階段的導(dǎo)航技術(shù)研究活動之中，可以以現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)存在的缺陷為研究重心，尤其要重視種植密度相對比較大的種植區(qū)域，研制出可以適用于該生產(chǎn)區(qū)域之中的導(dǎo)航技術(shù)，用激光導(dǎo)航技術(shù)來取代原有使用的機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)，還可以給生產(chǎn)活動提供不同形式的組合式導(dǎo)航傳感器，使導(dǎo)航技術(shù)可以被應(yīng)用到更多的生產(chǎn)領(lǐng)域之中。

本文圍繞應(yīng)用與農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)工具之中的導(dǎo)航技術(shù)展開了技術(shù)研究活動，對多種導(dǎo)航技術(shù)都展開了簡要的分析。雖然原來的農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)能夠?qū)芏嗟霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要進(jìn)行滿足，但是在一些全新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系之中后，而應(yīng)用導(dǎo)航技術(shù)可以對一部分生產(chǎn)活動開展需求進(jìn)行充分滿足，技術(shù)人員可以根據(jù)具體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要來選用合適的導(dǎo)航技術(shù)，現(xiàn)有的機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)還具有極大的可開發(fā)價值。

（作者單位：150000 黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所）