农业机械导航技术发展分析

张安鹏

摘 要 农业机械导航技术是农业生产作业中的关键步骤，机械导航技术作为当今时代前沿的热点内容，也越来越被人们所关注，本文主要结合国内外相关文献，阐述该领域科技发展的过程，以及探讨GPS 导航技术和视觉导航技术的发展，并且对电磁导航、机械导航、激光导航等技术做简要阐述。

关键词 农业机械 导航技术发展 技术阐明

中图分类号：S231 文献标识码：A

随着中国当代科学技术的发展，农业生产也逐步走向现代化模式，信息化、数字化技术的广泛应用，为现如今农业的发展提供了更加精准的方向，要使相关辅助机械能更好的自主完成播种、除草、施肥、整土、收割等工作，则必须具备完善的农业机械导航技术功能，即要求农业机械导航能够精准感知周围环境，对收集到的信息进行翻译处理，对自身定位以及农业生产信息作出准确的判定，对生产方向进行合理的规划，进而全方位的完成各项农业生产作业。

1机械自主导航技术

1.1卫星导航技术

俄罗斯、美国、中国以及大多数欧洲国家都有属于自己的卫星导航体系，而卫星导航技术在现代化农业生产中也被广泛应用，在农业领域，由于GPS技术的成功，美国最先将卫星导航应用于农业机械中去，在其生产中也起了巨大的推动作用，其他国家也在致力于开展农业机械GPS导航技术的研究工作，相比于日本、荷兰等国家而言，我国的卫星GPS导航技术起步较晚，但近年来却得到了重视并且得以高速发展，现如今农业机械卫星导航技术已基本成熟，在农业领域里，带有卫星导航装备的拖拉机以及各种机械工具都已投入生产一线，这种先进技术虽然可以提高农业生产作业质量，但是一方面对周围环境也有一定的影响。

1.2视觉导航技术

相比于GPS导航技术，视觉导航更具有灵活性，在收集材料时，对各种图像能够直观、精确的呈现和保存，机械导航对农业生产周围的环境认识更加精准，信息面得以宽泛化。美国和英国的视觉导航技术研究应用较早，此外，韩国和欧美国家也紧跟其后加以研究，中国的视觉导航技术起步于20世纪90年代，逐年来有不少农业领域学者对其进行深刻的研究考察，他们构筑了视觉导航研究实验平台，通过Lab色彩空间处理图像，对农业视觉导航进行分析和研究。视觉传感器的出现也是一大突破，它可以获取农作物周围的环境情况，对杂草、障碍物等目标物进行定位和精确的导航，这种技术在农田生产中已被广泛应用，但该技术仍然存在对光照、作物状态等不可实时控制的盲区。

1.3其他导航技术

卫星导航技术和视觉导航技术在农业实际生产中起到了至关重要的作用，为农业机械自动化提供了方便，成为农业生产中不可或缺的两项重要导航技术。但除此之外，还有其他一些导航技术，也为农业生产带来了便利，具体如下所示：

1.3.1电磁导航技术

这种技术又称埋线导航，在生产应用中具有操作简单，使用寿命长和抗干扰等优点；缺点是不易改变行径，使用单一、有限。

1.3.2机械导航技术

机械导航的发展相对较早，因为它具有成本低、操作简单、使用性较强、容易维护等等优点；但也存在机器与障碍物之间没有遮挡设施等缺点。

1.3.3超声波导航技术

超声波测量技术具有方向性好、传播性能强，波长短、频率高等优势，这种导航技术在使用过程中遇到杂质时，会发生明显的反射现象，能及时提醒工作人员进行补救等操作。

1.3.4地磁导航技术

由于造价成本较低，地磁导航技术在很早之前就被运用于农业机械导航中了，然而国内很多地磁导航技术的研究并不完善，仍旧处于仿真和预研阶段，具体实践还有待研究。

2农业导航机械技术分析

2.1环境感知

机械导航技术中的环境感知也是关键技术之一，环境感知技术，即环境感知传感器通过自身所携带的机械对周围环境的感知、测评，并从环境范围里提取有效信息，加以整理研究，并确定该范围内的环境模型。环境感知技术的强弱也直接决定着策略的实施效率高低质量。在农业领域实践中，例如：一个机械除草机器人，它是否能够辨别杂草和农作物的色彩视觉差，这也直接影响着其的工作效率。

2.2对机械导航的控制

随着机械导航技术在农业生产中的广泛应用，对其进行控制技术的提升工作也显得尤为重要，机械导航控制主要分：横向控制和纵向控制。

所谓纵向控制，即为对机械导航的速度控制，而机械导航一般在工作过程中没有太高的速度，所以控制重点放在横向控制上，即对机械导航机器的转向控制，在此过程中，机械导航控制器的设计就显得很重要了。

2.3地图模型的构建

地图构建是地图技术中额核心内容，即通过机器人传感器获取空间模型，通过视觉传感、激光技术和声纳等方式对相关信息进行合理化的处理，构建成环境地图模型。越精确的地图在农业机械导航中越能提高生产的效率和质量。在地图构建中，需要了解地图主要分为栅格、几何、拓扑地图，三种地图表示方法各有优势，在实际应用中应该因地制宜，切勿乱取乱用。

3农业机械导航的发展

农业机械导航技术日渐成熟，GPS导航技术的飞速发展，玉米收获自动化技术已被商业化应用，在一定程度上节约了劳动力，提高了农业生产效率，节省了作业时间。但是，在农业生产中，农田环境的多样性和复杂性依旧是导航技术发展所面临的考验核难题，例如有些在开阔场地很容易完成的导航测评，若换成密植果园这种种植密度大的环境，则很难精准地完成测评工作。

因此，农业机械导航在实时实地操作过程中还将面临着各种各样的难题，所以因地实施战略部署很重要，在机械导航技术的改进上，也要注重各种导航技术的有机合作，在种植密度大的农田里，激光导航显然优于机械导航技术，对于不同的农田特点，应该设计不同的导航传感器组合，致力于在不同的土地里，都可以做到导航测评的精准性，稳定有效地完成测评研究工作。

4总结

导航技术作为农业技术实现自动化的关键技术，近年来被社会各界广泛关注，在农业领域里导航技术的应用也取得了不少成就和突破，但对于导航研究中所面临的考验，也应该迎难而上，研究更多更全面的导航预研组合，完善农业机械导航系统。

参考文献

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