北斗導航技術(shù)在農(nóng)機現(xiàn)代化生產(chǎn)中的應(yīng)用與功能發(fā)展趨勢

古麗奴·達來了汗

(額敏縣喇嘛昭鄉(xiāng)農(nóng)機管理服務(wù)站，新疆 額敏 834615)

0 引言

近年來，衛(wèi)星導航技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到人們生產(chǎn)生活的方方面面，我們使用的汽車、手機的很多功能都依靠衛(wèi)星定位技術(shù)來實現(xiàn)。而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，隨著農(nóng)業(yè)機械工作能力的不斷提升，農(nóng)業(yè)機械能夠完成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)越來越多，其實際工作質(zhì)量也大幅提升。在精確農(nóng)業(yè)的要求下，利用衛(wèi)星定位技術(shù)配合農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)已成為農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)優(yōu)化發(fā)展的近期目標，且很多先進的衛(wèi)星定位技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中。尤其是在我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)投入使用后，農(nóng)業(yè)機械的位置監(jiān)控、農(nóng)機導航、無人機自動噴藥、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測等眾多功能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了進一步優(yōu)化，使衛(wèi)星定位技術(shù)逐漸成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施不可缺少的重要技術(shù)，這也標志著我國農(nóng)業(yè)逐漸向智能化、精細化和集約化方向轉(zhuǎn)變。

1 農(nóng)業(yè)衛(wèi)星導航技術(shù)的研究現(xiàn)狀

21世紀以來，世界范圍內(nèi)的衛(wèi)星定位技術(shù)得到了快速的發(fā)展與應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，隨著精準農(nóng)業(yè)理念在世界范圍普及，衛(wèi)星定位系統(tǒng)作為農(nóng)業(yè)精細化作業(yè)的組成技術(shù)，能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的品質(zhì)提升提供有力幫助。早在20世紀90年代中期，歐美等發(fā)達國家就先后在農(nóng)機裝備上配備了衛(wèi)星定位終端，使農(nóng)業(yè)機械在衛(wèi)星定位的指導下進行精細化的工作，且衛(wèi)星定位與農(nóng)機的融合逐漸豐富到播種、施肥、灌溉、收割等各個環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段更是與信息和計算機技術(shù)實現(xiàn)良好融合，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸向全部智能化方向轉(zhuǎn)變。

我國的北斗衛(wèi)星導航定位技術(shù)起步較晚，但是其發(fā)展速度較快，近幾年，在農(nóng)業(yè)上實施了“建設(shè)北斗精準時空服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施”的國家級要求，進一步拉近了北斗導航與農(nóng)機化生產(chǎn)之間的距離?，F(xiàn)階段，北斗導航技術(shù)在我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，且其導航、定位等功能得到進一步完善，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的便捷性大幅提升。

2 北斗技術(shù)在農(nóng)機化生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 北斗導航的應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢

隨著國家對于具有北斗導航終端設(shè)備的農(nóng)業(yè)機械補貼力度的加大，北斗導航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的功能研發(fā)進一步加強，總體來看北斗導航在農(nóng)機上的應(yīng)用具有以下技術(shù)優(yōu)勢：一是定位精準度高?，F(xiàn)階段利用北斗導航的衛(wèi)星定位技術(shù)，農(nóng)業(yè)機械根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要可以實現(xiàn)不同精度的定位功能，如表1所示，為農(nóng)機化生產(chǎn)中不同的工作任務(wù)對于衛(wèi)星定位精度的需求，北斗導航在農(nóng)業(yè)范圍的應(yīng)用定位精度可達厘米級，能有效保證農(nóng)作物播種、農(nóng)藥噴施等高精度作業(yè)需求。二是信號覆蓋能力強。北斗導航利用地面基站配合衛(wèi)星定位，能在一些信號遮擋、地理位置不良的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)導航功能。相對于其他的衛(wèi)星定位技術(shù)，北斗定位在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信號覆蓋效果具有顯著優(yōu)勢。三是強大的衛(wèi)星通訊功能。利用北斗導航短報文通信服務(wù)，能實現(xiàn)遠程通信及偏遠地區(qū)通信，并能滿足精準農(nóng)業(yè)大范圍、大數(shù)量通訊的功能需求。

表1 不同生產(chǎn)項目對于衛(wèi)星定位精度的需求

2.2 北斗導航的主要技術(shù)應(yīng)用方向

2.2.1 植保無人機的自動化作業(yè)

近年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植保無人機的應(yīng)用量顯著增多，這是我國無人機市場快速發(fā)展的結(jié)果。植保無人機的自動化作業(yè)需要北斗導航技術(shù)作為基礎(chǔ)保證，在北斗衛(wèi)星基站及基礎(chǔ)設(shè)施齊備的地區(qū)，植保無人機利用RTK差分技術(shù)能夠在北斗系統(tǒng)的支持下實現(xiàn)厘米級的作業(yè)精度，且利用北斗衛(wèi)星導航技術(shù)，無人機能夠?qū)崿F(xiàn)線路規(guī)劃、編組作業(yè)、精準避障等功能，具有良好的作業(yè)質(zhì)量和適應(yīng)環(huán)境的能力。

2.2.2 農(nóng)機衛(wèi)星導航與自動駕駛作業(yè)

現(xiàn)階段很多農(nóng)機產(chǎn)品配套了北斗衛(wèi)星導航終端，通過駕駛室內(nèi)的顯示界面，駕駛員能夠根據(jù)導航信息駕駛農(nóng)業(yè)機械進行生產(chǎn)，駕駛員根據(jù)導航規(guī)劃路徑行駛和作業(yè)，有利于提高農(nóng)機作業(yè)精準度。同時，衛(wèi)星導航還能對行駛路線進行監(jiān)測，對于行駛偏差過大的問題進行及時提醒，有效提高了人工駕駛農(nóng)機的作業(yè)質(zhì)量。隨著農(nóng)機駕駛技術(shù)研究的逐漸深入，很多農(nóng)機的無人駕駛都與北斗導航技術(shù)相結(jié)合研發(fā)，利用北斗導航厘米級的定位精度，農(nóng)機自動駕駛技術(shù)的實施效果得到了顯著提升。

2.2.3 農(nóng)田信息監(jiān)測與田間管理

北斗衛(wèi)星定位技術(shù)在農(nóng)機上的應(yīng)用有利于提高農(nóng)田信息監(jiān)測的效果，一方面利用固定的攝像設(shè)備結(jié)合GPS組網(wǎng)，能實現(xiàn)對指定田塊的生長狀態(tài)、病蟲草害等信息的獲取和檢測；另一方面利用農(nóng)機設(shè)備上的視覺設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在農(nóng)機作業(yè)或行駛過程中獲取精確的田間位置信息，對于可能存在病蟲草害等問題的位置實現(xiàn)精準預報。此外，若農(nóng)機在田間出現(xiàn)故障，也能通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)預警，以便提供精準救援。

3 北斗導航在農(nóng)業(yè)應(yīng)用的功能擴展途徑

3.1 加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

我國目前農(nóng)村地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍不完善，很多地區(qū)要應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航技術(shù)進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)仍存在一定難度。要進一步提升北斗導航在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，就必須要加強北斗系統(tǒng)功能實施的輔助設(shè)施建設(shè)，例如固定基站、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，為北斗導航與農(nóng)業(yè)機械的良好融合提供基礎(chǔ)條件，同時利用合理的基礎(chǔ)設(shè)施作保障，提高北斗導航在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用效果。

3.2 加強北斗導航與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)合應(yīng)用

隨著農(nóng)機移動終端逐漸向功能多樣化發(fā)展，除北斗衛(wèi)星定位技術(shù)外，農(nóng)機還應(yīng)具備移動互聯(lián)網(wǎng)終端，一方面，利用互聯(lián)網(wǎng)的信息技術(shù)來改善衛(wèi)星定位與導航的傳統(tǒng)、刻板的工作模式，使農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)方案和實際作業(yè)靈活性得到顯著提升；另一方面互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星定位技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用有利于農(nóng)機的實時作業(yè)情況在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)共享，有利于智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的無人化目標的實現(xiàn)。

3.3 優(yōu)化北斗系統(tǒng)的使用方式

現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)機械上應(yīng)用的北斗系統(tǒng)功能，除導航功能外，很多定位功能都需要專業(yè)人員和專業(yè)知識才能使用?？傮w上看，北斗系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)融合的程度還不夠，表現(xiàn)在軟件系統(tǒng)的功能集成還需豐富，部分北斗系統(tǒng)的功能實施過程需要簡化，以便使北斗系統(tǒng)在農(nóng)機上應(yīng)用的過程變得更加簡單，農(nóng)機使用者對于北斗系統(tǒng)功能的應(yīng)用也更加便捷。

4 結(jié)語

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應(yīng)用有效改善了我國農(nóng)業(yè)的信息化建設(shè)水平，其逐步應(yīng)用和功能擴展有利于實現(xiàn)自動化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田管理等工作，將逐步開啟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式。從目前來看，北斗系統(tǒng)與農(nóng)機化的結(jié)合在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的播種、施肥、灌溉、收割等方面已經(jīng)顯示出了相關(guān)優(yōu)勢，有效提高了生產(chǎn)的便捷程度和作業(yè)精確度，更好地保證了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。相信隨著北斗導航系統(tǒng)建設(shè)的不斷完善，其功能和性能也會逐漸地完善和提升，并進一步提高農(nóng)業(yè)機械化的作業(yè)水平。