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

摘 要：農(nóng)業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，在保障人類發(fā)展和生存方面有著至關(guān)重要的影響作用，而科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展就使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式脫離了傳統(tǒng)的高強(qiáng)度人工生產(chǎn)模式，逐漸進(jìn)入到高效率、高質(zhì)量的人工機(jī)械結(jié)合生產(chǎn)模式，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量得到顯著提升。鑒于此，本文就針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展提供有效參考價(jià)值，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械水平得到進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)；發(fā)展

中圖分類號(hào)：S127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233069

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，多種機(jī)械技術(shù)被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)各種農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)使播種、施肥、收割、除草以及整土等各項(xiàng)工作更具有效率性和規(guī)范性，使農(nóng)務(wù)人員的工作強(qiáng)度得到有效降低，對(duì)于人力成本和時(shí)間成本方面也體現(xiàn)出較高的改善作用，進(jìn)一步提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效益，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變和發(fā)展作出了很高貢獻(xiàn)。然而隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械水平有了更高要求，這就需要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的功能作用進(jìn)行完善，使農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用價(jià)值得到有效提高。而導(dǎo)航技術(shù)作為一項(xiàng)具備高精準(zhǔn)性和便捷性的現(xiàn)代化技術(shù)，可以使農(nóng)業(yè)機(jī)械準(zhǔn)確捕捉到周圍的環(huán)境信息，并對(duì)各種環(huán)境信息進(jìn)行分析和處理，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更具有合理性、規(guī)劃性，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

在現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展背景下，各個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家都已經(jīng)建立了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，使衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)GPS技術(shù)對(duì)各種工程項(xiàng)目進(jìn)行定位、導(dǎo)航，為各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行提供良好的輔助作用。在GPS技術(shù)的發(fā)展歷程中，傳統(tǒng)的GPS技術(shù)是應(yīng)用于地質(zhì)勘探作業(yè)中，通過(guò)GPS設(shè)備和軟件程序收集特定工程位置的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)信息數(shù)據(jù)的分析為工程項(xiàng)目的開(kāi)展提供重要參考依據(jù)[1]。通過(guò)GPS測(cè)繪測(cè)量技術(shù)可以完成自動(dòng)化的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析，使工程測(cè)繪工作中的人力成本和時(shí)間成本得到顯著減少，繼而有效提高工程效率和質(zhì)量。直到GPS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)入成熟階段，GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍也逐漸涉及到其他領(lǐng)域，并被多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體水平得到有效提升。

1.2 視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)

視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的新型技術(shù)，相比較GPS技術(shù)具有更高的靈活性，通過(guò)圖像功能可以使各種收集到的圖像信息進(jìn)行保存和顯示，使信息數(shù)據(jù)更具有直觀性和簡(jiǎn)單性。在視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備可以精準(zhǔn)認(rèn)知到生產(chǎn)環(huán)境，使探測(cè)面更加廣闊，使信息數(shù)據(jù)更具有完整性[2]。就目前來(lái)看，我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面對(duì)于視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用主要就是對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)際情況、障礙物以及雜草等物體進(jìn)行準(zhǔn)確定位，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可以準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)環(huán)境中的各種問(wèn)題，繼而科學(xué)調(diào)整生產(chǎn)技術(shù)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平得到有效提高。但是在應(yīng)用視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)的過(guò)程中，由于監(jiān)控靈敏度較低很難掌握農(nóng)作物的狀態(tài)和光照情況，以致視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用依舊存在缺陷。

1.3 電磁和地磁導(dǎo)航技術(shù)

電磁導(dǎo)航技術(shù)又被稱之為埋線導(dǎo)航技術(shù)，是一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的導(dǎo)航技術(shù)，且這項(xiàng)導(dǎo)航技術(shù)具備操作簡(jiǎn)單、設(shè)備壽命長(zhǎng)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠有效保證在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用質(zhì)量。然而電磁導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也存在一些缺陷，例如設(shè)備使用的路徑難以改變，對(duì)于使用環(huán)境也有著嚴(yán)格要求，以致設(shè)備在使用環(huán)境方面存在較高的局限性[3]。而地磁導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中已經(jīng)具有較長(zhǎng)的應(yīng)用時(shí)間，這項(xiàng)導(dǎo)航技術(shù)的主要特點(diǎn)就是成本較低，且我國(guó)對(duì)于地磁導(dǎo)航技術(shù)的研究還處于初步階段，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面產(chǎn)生的應(yīng)用效果還存在一定的局限性。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展分析

2.1 環(huán)境感知機(jī)械

環(huán)境感知技術(shù)作為導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分，其主要作用就是通過(guò)環(huán)境傳感器探測(cè)和測(cè)評(píng)機(jī)械周圍的環(huán)境情況，對(duì)機(jī)械周圍的環(huán)境進(jìn)行信息收集和提取，繼而將其中可利用的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理實(shí)現(xiàn)環(huán)境模型的確定，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行提供有利依據(jù)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率得到有效提升。例如環(huán)境感知技術(shù)可以識(shí)別出農(nóng)作物、障礙物及雜草，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員在除草的時(shí)候避開(kāi)農(nóng)作物和障礙物，繼而有效減少機(jī)械設(shè)備對(duì)農(nóng)作物造成的損害，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體水平得到顯著提高[4]。此外，一些組合導(dǎo)航單元和關(guān)系單元的關(guān)鍵技術(shù)也使得導(dǎo)航感知系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性得到有效提升，不僅有效保證了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的規(guī)范性，也使得各項(xiàng)工作更具有協(xié)調(diào)性，有效避免了信息錯(cuò)誤帶來(lái)的不利影響。

2.2 控制決策技術(shù)

控制決策技術(shù)的主要作用就是控制機(jī)械車輛的轉(zhuǎn)向，通過(guò)調(diào)整機(jī)械車輛的轉(zhuǎn)向使其滿足于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的實(shí)際需求，以此有效減少機(jī)械車輛的路程，使機(jī)械車輛能夠在預(yù)定的生產(chǎn)路線上進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以此有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的整體效益。就目前來(lái)看，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于控制決策技術(shù)的應(yīng)用選擇主要是模糊控制技術(shù)、PID控制技術(shù)等。

2.2.1 模糊控制技術(shù)

這項(xiàng)控制技術(shù)是現(xiàn)代化控制理論中的新型智能控制技術(shù)，其主要就是采用模糊數(shù)學(xué)語(yǔ)言中的控制規(guī)則對(duì)導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行操縱，通過(guò)模糊控制技術(shù)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集，使導(dǎo)航控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行得到準(zhǔn)確的信息依據(jù)[5]。同時(shí)，模糊控制技術(shù)的適用范圍也相對(duì)較廣，且對(duì)于時(shí)變負(fù)載還擁有良好的魯棒性，若是機(jī)械車輛在行駛過(guò)程中出現(xiàn)路徑偏差就會(huì)對(duì)偏差數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過(guò)模糊控制模塊合理判斷偏差信號(hào)，繼而發(fā)送正確信號(hào)使機(jī)械車輛的行駛路徑具有規(guī)范性。

2.2.2 PID控制技術(shù)

這項(xiàng)控制技術(shù)相比較其他的控制技術(shù)擁有更多的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中能夠充分體現(xiàn)出良好的靈活性和便捷性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，以致許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都比較熱衷于使用這項(xiàng)控制技術(shù)。就目前來(lái)看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于PID控制技術(shù)的應(yīng)用主要就是設(shè)定Td、Kp、Ti幾個(gè)參數(shù)，若是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在負(fù)載變化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員只需要針對(duì)PID的幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)就能夠有效確保機(jī)械設(shè)備的控制效果。

2.3 車輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)狀來(lái)看，車輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要可以區(qū)分為電機(jī)系統(tǒng)和液壓閥組，其中電機(jī)控制系統(tǒng)是由伺服電機(jī)、計(jì)算機(jī)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等多個(gè)裝置共同組成，裝置的安裝方向也主要是方向盤(pán)位置，以此為車輛轉(zhuǎn)向的控制操作提供便利條件。在電機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)計(jì)算機(jī)接收到?jīng)Q策命令的時(shí)候就會(huì)將其輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)器就會(huì)和直流電機(jī)形成相連使其根據(jù)決策命令進(jìn)行車輛轉(zhuǎn)向調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的決策目標(biāo)。其中液壓閥組控制技術(shù)則是利用3位4同比例流量方向閥和壓力補(bǔ)償器產(chǎn)生變化，繼而使各個(gè)有口產(chǎn)生流量變化和壓力變化，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械車輛的轉(zhuǎn)向控制。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的需求會(huì)日益提高，為有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)情況合理選擇機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)，從而有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：潘梅梅，女，山東濱州人，本科，現(xiàn)任濱州市農(nóng)業(yè)機(jī)械安全生產(chǎn)管理中心副主任，工程師。