农业机械自动导航技术研究进展

摘要：由于我国人多地少的基本国情，在有限的土地资源上尽可能的提高粮食的产量和质量尤为重要。本文从农业机械自动导航系统的常用方式和农业机械自动导航的关键技术两方面进行分析。

关键词：农业机械；自动化导航技术；研究；进展

中图分类号： S220；TP391.44 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.04.010

科学技术是第一生产力，将先进的科学技术应用于农业生产中同样会收到诸多的效益，不仅可以提高农业的生产效率，还能够提高农业的作业质量，促进农村改变的巨大推动力。科学技术应用于农业生产最直接的体现为农业的机械化，不是简单的机械化升级，而是将导航定位技术精准的应用于农业机械中，令农业机械更容易操作使用，不仅是在田间耕作、播种、施肥、喷药等方面进行有效的应用，还致力于走向更加智能化的道路，追求遗漏作业、重复作业的零发生概率。

1 农业机械自动导航系统的常用方式

1.1 GPS定位系统

GPS的中文全称为全球定位系统，是一种结合卫星技术及通讯发展的技术，具有全方位、全天候、全时段、高精度的特点，能够为全球的用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。在车辆定位、防盗、反劫等方面应用较多，但现在也较多的应用于农业机械上，方便田间作业和提高生产效率。

GPS定位系统应用于农业机械中，主要体现在土质检测和不定量施肥方面。在GIS地理信息系统的辅助下，农业机械有规律的行走在田间的同时不断的对土质进行科学的检测，并精确记录不同土质的具体分布位置，通过系统绘制成可以传达土壤信息的图纸，供农民作为分析土质和确定施肥量的依据。

传统的施肥方式多为人工施肥，机械施肥很难把握所施肥料的精确量，更不用谈结合土质进行不定量的施肥问题。而农业机械在综合利用GPS技术和GIS技术的情况下可以完美的避开这些难题，GPS技术还可以为机械进行农业作业确定最佳的路径，并不断的发出智能提醒，从而帮助农村地区克服人工施肥的种种弊端，大大提高作业效率，促进农村地區大规模的实行集约化、规模化的耕作方式。

1.2视觉导航

与GPS技术相比，视觉导航因为有屏幕的显示更加具有直观性，尤其是在大规模的平原耕作区，农业机械的驾驶者即便随意的改变驾车速度，依旧可以精确的捕捉农作物的细小信息。导航视觉技术于20世纪80年代开始在国外进行研究，而我国从20世纪90年代中期才开始加以重视，至今也有不少的研究收获，尤其是在精准的定位目标农作物方面。但因为视觉导航易受自然光照的影响，至今还未克服和进一步完善这项技术，要想解决之一问题还需要重点攻克图像获取和光处理这两大课题。

2 农业机械自动导航的关键技术

2.1跟踪控制技术

农业机械在田间执行农业作业任务时，一般会因考虑到农作物的诸多情况而不得不尽量放慢行驶速度，只有发挥导航技术精准的控制作用，才能时刻分析出农业机械实际的运动情况与提前制定路径的差异性，以便及时更改农业机械的运动方向。这种跟踪控制技术的应用主要靠神经网络控制和模糊控制两种技术发挥作用，具有模拟人类大脑的智能行为，可以灵活攻克未知的难题。有人将跟踪控制技术应用于农耕机动车上进行试验，得出该系统不仅具有自学的智能功能，还能够自动对现场进行整理。

2.2 环境感知技术

环境感知技术主要是利用传感器对周围的环境信息进行大量的捕捉，通过对有用信息的分析处理构建成一个可用的环境信息模型。而环境感知技术要想在农业机械方面发挥出理想的功用，必须先解决如何精确的捕捉环境信息这一难题。随着计算机技术的不断发展和突破，传感器的反应能力和传递信息的质量都有了较大的改善，所以环境感知技术在农业机械方面的应用研究也就变得更加广泛，例如，近年来除草机器人的发明问世，能够对田间的杂草信息进行一定程度的识别和反馈，经过分析处理后再对杂草进行清除。还有一种全视觉运动障碍目标检测法的发明和使用，都有力的证实了环境感知技术在农业机械中的应用要比单纯的视觉有效，不管是计算能力还是障碍检测功能的准确性，还是特征点匹配的精确度和整体检测的成功率方面。

2.3 地图构建技术

不论是视觉导航技术的应用，还是环境感知技术、GPS定位技术的应用，都离不开环境地图的提前绘制。地图的呈现方式也具有多种方式，几何地图、三维坐标展示等，栅格地图也较为常用，但主要用于局部导航。地图构建技术对于地理信息的感知应用离不开大量的计算，所以不常用于地理定位。

3 结语

导航技术和农业机械的融合是农业现代化建设提出的要求，也是农业机械转型升级必须要经过的途径。导航技术在农业机械的应用中最突出的变现为：精确定位农作物、为机械形式制定最佳移动路线等，从而提高农业生产效率。虽然在不断的应用和实验过程中，农业机械的自动导航技术取得了较大的进展，但仍需要不断的努力探索、突破和创新。

参考文献

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作者简介：卢道欢，大专学历，高级工程师，研究方向：农业机械。