浅析农业机械自动导航技术

吴碧才

摘 要：自动导航技术在我国农业发展中发挥着重要的作用，农业机械自动导航技术是我国农业技术体系中的一项核心关键技术，经过大量的农业应用实践证明该技术在耕作、播种、施肥等众多环节都收到良好的应用效果。在我国农业的生产和发展领域，农业机械逐渐向自动化和智能化方向发展，其中自动导航技术的应用是对于农业生产效率和农业生产安全具有很好的保障作用，并且在一定程度上降低了机械操作人员的劳动强度。基于此，本文试对农业机械自动导航技术的发展和应用优势进行分析，进而探讨农业机械自动导航技术的要点，旨在促进我国农业机械化水平的提升。

关键词：农业机械；自动导航技术；研究

随着我国人口数量的增加，我国的粮食需求量逐渐增加，这为农业发展带来了新的挑战。传统的农业机械化水平已经不能满足当前的农业生产发展需求，在这种情况下，农业机械自动化技术来是成为重点研究对象。其中农业机械自动导航技术对于农业机械操作的稳定性和安全性都具有很大的保障作用，在实践应用中获得了良好的效果。由此看来，农业机械自动导航技术在我国农业生产发展领域具有很好的应用前景，尤其是针对大规模机械化作业的平原区域，更应该重视起农业机械自动导航技术的推广和应用，以促进我国农业更好更快地发展。

一、农业机械自动化导航的发展

农业机械化自动导航技术经历了对农田触杆的导航、引线电缆的导航、地磁导航和无线电导航以及激光导航等多种的导航的方式的不断改进和发展。地磁导航主要是对地磁场的矢量性进行合理的利用，即利用地球较近地点的地磁矢量不同于其他地点的地磁矢量的特性来实现导航。引线电缆导航的技术主要是通过在行驶的路线下埋设电缆或者磁钉，从而为导航车辆提供导航信息，其主要的优点是能够对各种路面的环境进行很好地适应，在多种天气情况下都可以对导航信息进行稳定地提供。但是探测范围较小，并且还需要对导航的道路设施做比较大的变动。激光导航主要是利用激光发射器发射的激光束照射目标，并且在车上安装激光接收装置，对激光的信号进行接收，然后对车辆偏离照射或者反射激光束的程度进行精密计算，从而对车辆行进的方向进行不断地调整，完成导航，主要的缺点就是受天气条件的影响比较大，不能进行全天的工作。

二、自动导航技术在农机化的应用优势

1.降低机械操作人员你的劳动强度

将自动导航技术应用到农业机械操作中能够实现机械对农业身生产环节的自动规范化操作，对于操作人员的注意力和精力要求都有很大程度上的降低。机械自动实现播种、喷药、收割等，减轻了大规模农业机械化作业对机械操作人员造成的压力，提升了田间作业的质量。

2.最大限度减少操作对收获量造成的减损

自动导航技术在农业机械化操作中的应用能够实现精准的农业播种和收割操作，很好地避免了以往的人工机械化操作中因为操作失误造成的机械化作物收割损失。例如在甜菜收割中无法实现采收，导致甜菜质量受损；在播种玉米的过程中，机械去雄率不高等。

三、农业机械自动化导航技术的要点

1.导航感知系统

（1）机器视觉技术。机器视觉技术主要是利用计算机以及工业摄像机来模拟人类视觉功能准确的判断路线，并有效规避周围障碍物的影响。机器视觉控制技术的灵活性比较强，能够全面的采集各种农业信息，且运作成本比较低。在复杂多变的农田作业环境中，机器视觉技术可以通过采集周围环境信息并对周围的环境状况进行分析，并制定出准确的车辆跟踪路线，为车辆规范运行提供重要依据。

（2）GPS 定位技术。GPS 定位技术充分结合了卫星技术以及通讯技术的优势， 利用导航卫星进行测时和测距作业。GPS 定位技术具有全天候（不受任何天气影响）、全球覆盖、方便快捷、高效等特点，在农业生产中应用比较广泛，可以实现农业生产的高效性目标，具有良好的经济和社会效益。

2.控制决策系统

（1） PID 控制技术。PID 控制技术起步较早，与其他控制技术相比其发展相对比较成熟，具有灵活便捷的特点，被广泛地应用于农业以及工业生产中。 PID 控制技术在农业生产使用过程中，只需要設定 Kp、Ti 和 Td 这三个参数即可，如果农业生产作业负载发生变化， 可以对 PID 参数进行重新整定，直到达到满意的控制效果。

（2）模糊控制技术。模糊控制技术主要是利用模糊数学语言描述的控制规则来操纵导航控制系统运行。模糊控制技术可以采集全面的数据信息，为导航控制系统运行提供重要的依据。模糊控制技术与 PID 控制技术相比，具有适用范围广、对时变负载具有一定的鲁棒性的特点。导航车辆如果在行驶过程中其行驶路径与预定义的路径存在一定的偏差，那么这些偏差信号就会通过模糊控制技术录入到导航系统中，模糊控制模块根据规则对偏差信号进行判断，并输出正确的路径信号，指导导航车辆正确行驶。

（3）车辆转向控制系统。车辆转向控制系统主要依靠电机驱动控制模块、液压控制阀组系统模块等对车辆进行适当的调节，以满足农业生产的需要。电机驱动控制技术。将电机驱动控制系统安装在导航车辆的方向盘上，然后利用计算机、电机驱动器以及方向切换装置对车辆方向进行调节。控制决策系统将控制指令通过计算机发送给电机驱动器，电机驱动器在接收指令后与直流电机共同配合按照指令规定调整车辆转速与方向，使导航车辆能够按照预定义的路径行驶。

四、结语

现阶段，农业机械导航技术已经被商业化应用，大大提高了农业机械的作业效率和作业质量。但是农业机械导航技术仍然存在不足，相关人员在实际操作中应不断进行总结和改进。随着科学技术的不断发展，相信农业机械导航关键技术会得到进一步的提升和完善。

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