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

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摘 要：新時(shí)期的農(nóng)業(yè)得到快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值逐年增長(zhǎng)，機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的便捷與高效也應(yīng)用到了農(nóng)田機(jī)械化中，不僅節(jié)省了人工成本，節(jié)約大量工作時(shí)間，還為農(nóng)田作業(yè)提高了效率，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加精細(xì)、準(zhǔn)確，機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣闊的發(fā)展空間。接下來本文就從農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的分類和農(nóng)業(yè)借些導(dǎo)航所具備的關(guān)鍵技術(shù)兩方面做新時(shí)期農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析。

關(guān)鍵詞：新時(shí)期;農(nóng)業(yè)機(jī)械;導(dǎo)航技術(shù);發(fā)展分析

一、農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航技術(shù)的分類

（一）衛(wèi)星定位技術(shù)

衛(wèi)星定位系統(tǒng)即為全球定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS，是通過衛(wèi)星對(duì)某物進(jìn)行準(zhǔn)確定位的技術(shù)。此技術(shù)是由美國科學(xué)家率先進(jìn)行開發(fā)和研究，20世紀(jì)90年代就被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械上，其準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛好評(píng)。我國衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)展較晚，直到20世紀(jì)90年代才略見端倪。后來將GPS系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)機(jī)械結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)實(shí)際操作的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。機(jī)械通過攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)模仿人的第一視角，然后識(shí)別出障礙物、雜草和路線，由此來判斷目標(biāo)的相對(duì)位置，并對(duì)路線進(jìn)行調(diào)整。這種方式是通過衛(wèi)星技術(shù)來定位目標(biāo)物，利用實(shí)時(shí)差分技術(shù)來修正信號(hào)，提高定位準(zhǔn)確度。衛(wèi)星定位技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)操作，避免農(nóng)業(yè)操作中的重復(fù)性，提高精確程度。根據(jù)不同土壤中富含或者缺少的成分，針對(duì)土壤性質(zhì)以及作物生長(zhǎng)中對(duì)各種元素、營養(yǎng)物質(zhì)的需求程度，靈活控制施肥數(shù)量和次數(shù)，準(zhǔn)確投放，減少浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。

比如在檢測(cè)土壤的營養(yǎng)物質(zhì)的hi否能夠滿足農(nóng)作物當(dāng)前的生長(zhǎng)需求，可以通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位、記錄搭配GPS的農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置和所抽取土壤的范圍，幫助后期技術(shù)人員進(jìn)行對(duì)比分析。

（二）視覺導(dǎo)航技術(shù)

視覺導(dǎo)航技術(shù)就是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了人眼的視覺功能，具備人眼的感知能力和認(rèn)知能力，簡(jiǎn)單來說就是對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行光學(xué)處理，然后用攝像頭進(jìn)行圖像采集，再反饋給信息處理系統(tǒng)，對(duì)所上傳的圖片進(jìn)行處理、分析，最后將圖片和實(shí)際位置情況進(jìn)行結(jié)合，完成自主導(dǎo)航定位。由于視覺導(dǎo)航技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、性價(jià)比高、靈活性高，方便在農(nóng)田里收集材料時(shí)對(duì)圖像有直觀、精確的呈現(xiàn)，收集到的信息廣泛而準(zhǔn)確，可以準(zhǔn)確對(duì)田地中的雜草、障礙物等目標(biāo)物進(jìn)行準(zhǔn)確定位，所以視覺導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航方面也有著廣泛應(yīng)用。

視覺導(dǎo)航技術(shù)在對(duì)蟲害、雜草、肥料的檢測(cè)上就有很大應(yīng)用。比如農(nóng)作物的成長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量與肥料有很大的關(guān)系，當(dāng)一些營養(yǎng)元素補(bǔ)充不充足或者不及時(shí)很容易導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)不好，產(chǎn)量減少，且有些農(nóng)作物在缺少元素的初期和正常階段沒有太大差別，很難被察覺，而通過求取葉片含水率、含磷率、含氮率等多種微量元素的比例以及葉片顏色、亮度等指標(biāo)，再通過計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確處理和識(shí)別，就可以及時(shí)了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，從而達(dá)到對(duì)農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)和作物營養(yǎng)信息的檢測(cè)，幫助農(nóng)作物正常生長(zhǎng)。

二、農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)分析

（一）環(huán)境感知技術(shù)

環(huán)境感知技術(shù)是一種在農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)過程中常見的技術(shù)手段，是通過在農(nóng)業(yè)機(jī)械上安裝的傳感器對(duì)農(nóng)作物周邊環(huán)境進(jìn)行感知和捕捉，在講捕捉到的信息傳送到系統(tǒng)中進(jìn)行分析和處理，用提取到的有效信息構(gòu)建周邊環(huán)境模型，然后確定作業(yè)范圍的技術(shù)手段。環(huán)境感知技術(shù)中常見的感知方法有：視覺傳感、激光傳感、微波傳感、融合傳感等，方便、快捷、可靠、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)化是環(huán)境感知技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)。通過此項(xiàng)技術(shù)，可以為農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的路徑規(guī)劃和行為命令，讓所處的機(jī)械保持更高的效率，提高感知的準(zhǔn)確度可以有效提升機(jī)械操作的精準(zhǔn)度和自動(dòng)化智能化程度。

環(huán)境感知技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中也有廣泛應(yīng)用，比如在可以精確、快速感知作物生長(zhǎng)環(huán)境信息，包括：土壤溫度、光照強(qiáng)度、土壤濕度和土壤養(yǎng)分等信息，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)農(nóng)田中出現(xiàn)雜草時(shí)，感知器可以通過對(duì)植物的顏色、葉片形狀、植物的高低等多種信息進(jìn)行對(duì)比，調(diào)控自身作業(yè)規(guī)律，將符合雜草特征的植物除掉，從而達(dá)到高效、精準(zhǔn)作業(yè)。

（二）智能控制技術(shù)

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能控制技術(shù)也隨之得到重視。智能控制技術(shù)是指在無須人類進(jìn)行干預(yù)的情況下就能獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的技術(shù)。由于我國農(nóng)業(yè)還尚未全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，因此生產(chǎn)效率低下，品質(zhì)低，且人工勞動(dòng)量大，而智能化控制的意義就是縮短農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期，提高耕作效率，提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量，減少人力。

現(xiàn)在有很多常見的蔬菜都是從大棚中種植出來的，大棚中的農(nóng)作物又受多種環(huán)境因素的影響，如空氣濕度、溫度、二氧化碳含量、光照強(qiáng)度和時(shí)間、土壤濕度等等。人工管理大棚參數(shù)，難免會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，而采用智能控制技術(shù)可以有效見面這種問題。用計(jì)算機(jī)來控制影響農(nóng)作物生產(chǎn)的各種環(huán)境因素，將一切因素調(diào)控到作物生長(zhǎng)最優(yōu)化，如光照時(shí)間最佳時(shí)長(zhǎng)和強(qiáng)度，二氧化碳的適宜濃度。通過床干起對(duì)大棚內(nèi)的各種環(huán)境因素進(jìn)行采集，并受到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再結(jié)合農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化。

（三）地圖構(gòu)建技術(shù)

地圖導(dǎo)航技術(shù)是通過機(jī)器人傳感器獲得空間模型，通過視覺傳感、激光技術(shù)、紅外線、雷達(dá)、聲吶等方式對(duì)捕捉到的信息進(jìn)行合理化處理，創(chuàng)造環(huán)境和模擬系統(tǒng)環(huán)境的技術(shù)能力。這種技術(shù)是通過對(duì)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型，模擬出外界環(huán)境制作出相應(yīng)的環(huán)境模型。這種技術(shù)幫助農(nóng)業(yè)機(jī)械選擇適合自己的導(dǎo)航模式，精確檢測(cè)前方障礙，規(guī)避前行，幫助農(nóng)業(yè)機(jī)械規(guī)劃好行進(jìn)路徑，以更加精確化的完成任務(wù)。

三、農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)未來的發(fā)展方向

農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、智能化的重要技術(shù)，在未來還將會(huì)不斷提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的創(chuàng)新速度和質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的生產(chǎn)模式，就需要運(yùn)用科學(xué)技術(shù)手段不斷在有限的土地資源上進(jìn)行高質(zhì)量、高效率的種植，全面引進(jìn)GPS定位系統(tǒng)，實(shí)行精確農(nóng)業(yè)操作，準(zhǔn)確投放，減少浪費(fèi);廣泛采用機(jī)電液一體化與傳感器檢測(cè)技術(shù)設(shè)備，對(duì)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，把控作物生長(zhǎng)全過程;還有全面引進(jìn)信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)的融合，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)民生產(chǎn)積極性。農(nóng)業(yè)技術(shù)的多方完善和成熟，農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自由化、智能化的程度會(huì)越來越高。

四、結(jié)束語

近些年，隨著科技的發(fā)展，我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)也正在朝著現(xiàn)代化、準(zhǔn)確化、自動(dòng)化、規(guī)?；姆较虬l(fā)展，在一個(gè)農(nóng)機(jī)上可以綜合衛(wèi)星定位技術(shù)、視覺感知技術(shù)、智能控制技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)，不僅極大提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化和智能化程度，也夠極大提高農(nóng)田作業(yè)的耕作效率和作物產(chǎn)量，還減少了人工成本，節(jié)約肥料，也滿足了各種農(nóng)作物正常發(fā)育的需求。未來，農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)還將會(huì)更進(jìn)一步發(fā)展，突破傳統(tǒng)限制，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)全面農(nóng)業(yè)自動(dòng)化，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更廣闊的發(fā)展平臺(tái)。

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