GPS技术在农业机械中的应用

张建涛

（户县农业机械化学校，陕西 户县 710300）

现代农业的发展是各种新兴技术手段发挥其作用的最终结果，GPS技术在农业机械中的应用，能够帮助农业机械进行精确定位，同时也能够实现大规模农业生产的精确化管理，实现农业生产的机械智能化和全天候连续作业，从而促进农业的发展。因此，从这个角度来看，本文对GPS技术在农业机械中的应用进行研究，具有非常重要的现实意义。

1 GPS技术概述

GPS是指在全球范围内进行实时定位、导航的系统，称为全球定位系统。GPS定位系统分为卫星组成的空间部分、监测控制和天线组成的地面部分以及GPS信号接收机三大部分。利用GPS定位卫星，必须具备监控平台、传输网络和GPS终端三个要素，这三个要素缺一不可。GPS定位的定位原理是将高速运动的工作卫星所处的瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如下图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的不同方向的卫星发射的其它数据可以确定四个方程式。GPS的全称是Global Positioning System即全球定位系统，由于GPS技术具备高精度、全天候、自动化等特点，从其开始在民用市场中开始使用以来，得到了迅速的推广，并且开始广泛的被用于车辆导航、测量、资源勘查以及地质运动监测等领域。到目前为止，GPS是一种被使用的范围最为广阔的最先进同时也是最为稳定的卫星导航定位系统。GPS包括了如下几个重要的构成部分：

（1）空间卫星系统。空间卫星系统包括了24颗定位卫星，其中有3颗卫星是属于备用的，24颗卫星平均分布在6个轨道平面之上，其频角为55度，卫星的平均高度为20200km，运行周期为11小时58分钟，每一颗卫星都装配了高精度的原子计时系统，能够提供高精度时间标准，同时24颗卫星均匀的分布在地球的上空，以确保地球上的任何地点、任何的时刻都能够至少有4颗卫星提供定位服务。

（2）地面监控系统。地面监控系统的主要作用是对空间卫星提供的信息进行注入并且编制星历和修改相关的参数，具体包括了监测站、注入站以及主控站，监测站、注入站以及主控站之间通过网络通讯系统连接，实现各项工作的高精度运行。

（3）用户数据接收部分。用户数据接收部分主要是从地面监控系统棘手来自卫星的定位信号，从而获取具体的定位数值，在经过相关程序的处理之后，获取相关的服务。

2 GPS技术在农业机械中的应用

（1）GPS技术在几种常见农业机械中的实际应用。从当前来看，GPS技术常使用于联合收割机、变量施肥播种机以及无人驾驶拖拉机之上。比如，GPS技术能够为联合收割机提供不同的农田作业区的成熟度，通过将相关的地理位置数据上传，然后运用GPS定位技术引导联合收割机收割已经成熟的农作物。除此之外，还能够根据不同的农作物的分布区域，引导联合收割机分类开展收割工作。通过这样的方式，能够有效的提高工作效率，降低工作成本。在变量施肥播种机通过运用GPS技术能够将行驶信息导入，从而自动控制不同的地块的播种情况和施肥情况，确定不同的播种量以及施肥量。在无人驾驶拖拉机之中，GPS技术的作用更为明显，它可以再GPS技术的作用之下，在田间附近地面兄台那个的导航之下开展相关的作业，通过自动导航系统，拖拉机能够在无人驾驶的情形下，沿着已经经过预设的路线行驶和工作。这一技术在欧美国家正在积极的研发过程中，并且在2010年中国科学技术协会在北京也曾宣布我国首次研发成功了无人驾驶拖拉机，这对我国的农业现代化、智能化的发展是有着非常重要的推动意义的。

（2）GPS技术在农业机械跨区作业管理中的应用。农业机械在跨区作业之中，通过应用GPS技术，能够实现如下几个方面的功能：首先，能够实现农业机械状态监控功能，通过设立GPS监控中心，能够对所有装置有GPS模块的农业机械的当时位置、行驶路线和方向、行驶速度以及车辆发动或者熄火状态进行监测；其次，能够实现远程控制功能，通过GPS技术能够对农业机械进行远程断油或者断电，并且对农业机械进行锁定；再次，作业量统计功能，GPS监控中心能够对农业机械的行驶路线进行回放，进而能够对农业机械的工作量进行客观的统计，使得农业机械在跨区作业的工作量统计更为精确；最后，通过应用GPS技术能够在农业机械跨区作业管理中实现报警和自动调度功能，如果在农业机械的工作过程中，出现突发事件，能够通过预置的信息回馈系统及时的进行报警，并且根据动态信息实现农业机械的智能化调度，确保农业生产的正常进行。比如在小麦收割机上安装GPS卫星定位系统目前已经被广泛的使用起来，小麦收割机有了这个系统以后，除了有定位功能外，还能够通过功能按钮来向控制中心反馈机械故障，作业油料不足等信息，控制中心可以通过这些信息通知维修企业和供油单位送货上门，同时农机部门可以在GPS平台上直观的看到每个机车的位置，作业进度，并有针对性的发送当地的天气，农机服务，作物数等信息，指导农机作业，将为农机的作业提供很大的方便。

3 结语

GPS技术是当前运用范围最为广阔、技术最为成熟和先进的卫星定位技术，该技术在农业机械之中的应用，能够对当前世界的农业生产产生巨大的影响。文章对GPS技术的基本理论进行了探讨，并且在此基础上对GPS技术在联合收割机、变量施肥播种机以及无人驾驶拖拉机几种常见的农业机械之中的实践运用进行了分析，最后研究了GPS技术在农业机械跨区作业管理中的应用，希望本文的研究能够对我国的农业现代化、智能化的发展，促进我国的“三农”问题的解决，提供一定的参考和借鉴。

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