淺析農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)

吳碧才

摘 要：自動導(dǎo)航技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的一項核心關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過大量的農(nóng)業(yè)應(yīng)用實踐證明該技術(shù)在耕作、播種、施肥等眾多環(huán)節(jié)都收到良好的應(yīng)用效果。在我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機(jī)械逐漸向自動化和智能化方向發(fā)展，其中自動導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用是對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全具有很好的保障作用，并且在一定程度上降低了機(jī)械操作人員的勞動強度?；诖耍疚脑噷r(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行分析，進(jìn)而探討農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)的要點，旨在促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；自動導(dǎo)航技術(shù)；研究

隨著我國人口數(shù)量的增加，我國的糧食需求量逐漸增加，這為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求，在這種情況下，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化技術(shù)來是成為重點研究對象。其中農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)對于農(nóng)業(yè)機(jī)械操作的穩(wěn)定性和安全性都具有很大的保障作用，在實踐應(yīng)用中獲得了良好的效果。由此看來，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，尤其是針對大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)的平原區(qū)域，更應(yīng)該重視起農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)的推廣和應(yīng)用，以促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)更好更快地發(fā)展。

一、農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化導(dǎo)航的發(fā)展

農(nóng)業(yè)機(jī)械化自動導(dǎo)航技術(shù)經(jīng)歷了對農(nóng)田觸桿的導(dǎo)航、引線電纜的導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航和無線電導(dǎo)航以及激光導(dǎo)航等多種的導(dǎo)航的方式的不斷改進(jìn)和發(fā)展。地磁導(dǎo)航主要是對地磁場的矢量性進(jìn)行合理的利用，即利用地球較近地點的地磁矢量不同于其他地點的地磁矢量的特性來實現(xiàn)導(dǎo)航。引線電纜導(dǎo)航的技術(shù)主要是通過在行駛的路線下埋設(shè)電纜或者磁釘，從而為導(dǎo)航車輛提供導(dǎo)航信息，其主要的優(yōu)點是能夠?qū)Ω鞣N路面的環(huán)境進(jìn)行很好地適應(yīng)，在多種天氣情況下都可以對導(dǎo)航信息進(jìn)行穩(wěn)定地提供。但是探測范圍較小，并且還需要對導(dǎo)航的道路設(shè)施做比較大的變動。激光導(dǎo)航主要是利用激光發(fā)射器發(fā)射的激光束照射目標(biāo)，并且在車上安裝激光接收裝置，對激光的信號進(jìn)行接收，然后對車輛偏離照射或者反射激光束的程度進(jìn)行精密計算，從而對車輛行進(jìn)的方向進(jìn)行不斷地調(diào)整，完成導(dǎo)航，主要的缺點就是受天氣條件的影響比較大，不能進(jìn)行全天的工作。

二、自動導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)機(jī)化的應(yīng)用優(yōu)勢

1.降低機(jī)械操作人員你的勞動強度

將自動導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械操作中能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械對農(nóng)業(yè)身生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動規(guī)范化操作，對于操作人員的注意力和精力要求都有很大程度上的降低。機(jī)械自動實現(xiàn)播種、噴藥、收割等，減輕了大規(guī)模農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)對機(jī)械操作人員造成的壓力，提升了田間作業(yè)的質(zhì)量。

2.最大限度減少操作對收獲量造成的減損

自動導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)播種和收割操作，很好地避免了以往的人工機(jī)械化操作中因為操作失誤造成的機(jī)械化作物收割損失。例如在甜菜收割中無法實現(xiàn)采收，導(dǎo)致甜菜質(zhì)量受損；在播種玉米的過程中，機(jī)械去雄率不高等。

三、農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化導(dǎo)航技術(shù)的要點

1.導(dǎo)航感知系統(tǒng)

（1）機(jī)器視覺技術(shù)。機(jī)器視覺技術(shù)主要是利用計算機(jī)以及工業(yè)攝像機(jī)來模擬人類視覺功能準(zhǔn)確的判斷路線，并有效規(guī)避周圍障礙物的影響。機(jī)器視覺控制技術(shù)的靈活性比較強，能夠全面的采集各種農(nóng)業(yè)信息，且運作成本比較低。在復(fù)雜多變的農(nóng)田作業(yè)環(huán)境中，機(jī)器視覺技術(shù)可以通過采集周圍環(huán)境信息并對周圍的環(huán)境狀況進(jìn)行分析，并制定出準(zhǔn)確的車輛跟蹤路線，為車輛規(guī)范運行提供重要依據(jù)。

（2）GPS 定位技術(shù)。GPS 定位技術(shù)充分結(jié)合了衛(wèi)星技術(shù)以及通訊技術(shù)的優(yōu)勢， 利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距作業(yè)。GPS 定位技術(shù)具有全天候（不受任何天氣影響）、全球覆蓋、方便快捷、高效等特點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效性目標(biāo)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

2.控制決策系統(tǒng)

（1） PID 控制技術(shù)。PID 控制技術(shù)起步較早，與其他控制技術(shù)相比其發(fā)展相對比較成熟，具有靈活便捷的特點，被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)以及工業(yè)生產(chǎn)中。 PID 控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用過程中，只需要設(shè)定 Kp、Ti 和 Td 這三個參數(shù)即可，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)負(fù)載發(fā)生變化， 可以對 PID 參數(shù)進(jìn)行重新整定，直到達(dá)到滿意的控制效果。

（2）模糊控制技術(shù)。模糊控制技術(shù)主要是利用模糊數(shù)學(xué)語言描述的控制規(guī)則來操縱導(dǎo)航控制系統(tǒng)運行。模糊控制技術(shù)可以采集全面的數(shù)據(jù)信息，為導(dǎo)航控制系統(tǒng)運行提供重要的依據(jù)。模糊控制技術(shù)與 PID 控制技術(shù)相比，具有適用范圍廣、對時變負(fù)載具有一定的魯棒性的特點。導(dǎo)航車輛如果在行駛過程中其行駛路徑與預(yù)定義的路徑存在一定的偏差，那么這些偏差信號就會通過模糊控制技術(shù)錄入到導(dǎo)航系統(tǒng)中，模糊控制模塊根據(jù)規(guī)則對偏差信號進(jìn)行判斷，并輸出正確的路徑信號，指導(dǎo)導(dǎo)航車輛正確行駛。

（3）車輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。車輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要依靠電機(jī)驅(qū)動控制模塊、液壓控制閥組系統(tǒng)模塊等對車輛進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)。將電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)安裝在導(dǎo)航車輛的方向盤上，然后利用計算機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器以及方向切換裝置對車輛方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。控制決策系統(tǒng)將控制指令通過計算機(jī)發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動器，電機(jī)驅(qū)動器在接收指令后與直流電機(jī)共同配合按照指令規(guī)定調(diào)整車輛轉(zhuǎn)速與方向，使導(dǎo)航車輛能夠按照預(yù)定義的路徑行駛。

四、結(jié)語

現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)被商業(yè)化應(yīng)用，大大提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。但是農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)仍然存在不足，相關(guān)人員在實際操作中應(yīng)不斷進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)會得到進(jìn)一步的提升和完善。

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