农业机械自动导航技术的应用

肖熙 湖南省长沙市长郡中学

随着现代科学技术的不断进步，农业也向现代化方向发展，逐渐走向规模化、信息化、自动化。农业导航技术是为了实现农业机械自动完成除草、施肥、修剪和耕种等功能而设置的。农业机械自动导航技术应用在农业生产中，能够最大限度减少劳动力的消耗，不断提高劳动生产率，提高农产品的质量，促进农业生产向着智能化和精细化的方向发展。

1 农业机械的导航关键技术

农业机械的自动导航系统关键技术主要由导航感知系统、控制决策系统和车轮转向控制系统三方面构成。导航感知系统是利用农业机械的传感器对农业机械及其所处的生产环境进行准确的定位，目前我国在农业生产中应用较多的导航方法主要有机器视觉、GPS导航、组合导航单元等。导航控制决策系统主要是通过精确的测算对车辆的转向进行控制，在车辆的行驶过程中通过对车轮转角的适当调整，选择出最好的路途，使之与预定的路径之间的偏差达到最小，目前控制车辆的常用方法是神经网络控制法、最优控制法、PID控制法和多种方法融合在一起的控制法。车轮的转向控制系统中常用的方法是液压控制阀组系统和电机驱动控制。

1.1 机器视觉

机器视觉是利用工业摄像机和电脑对人类的视觉进行模拟的一种科学方法。农业机械的导航控制系统中视觉传感器主要是用于对障碍物的检测和路线的识别，检测出农业机械车辆对于目标物之间的具体方位，使农业机械能够自动进行路径的追踪和自动躲避障碍物作业。机器视觉的检测范围扩大，能够获得更多的目标物的信息，使用非常简单，成本也较低，但是由于农业生产环境的复杂性和多变性的特点，农业机器在实际的导航过程中精度和准度与预期的差别很大，同时运用机器视觉过程中，农业机械车辆行驶的速度要慢。此外机器视觉在处理数据时花费一定的时间，与车辆不能进行同步行驶，因此实时性也较差。

1.2 全球定位系统

全球定位系统实际上就是GPS系统，能够连续24小时工作的定位系统，依靠卫星对目标实施定位。在农业生产中应用较广泛的定位技术是实时差分GPS技术，这种技术中的差分修正信号能提高GPS定位的精准度。欧美国家对GPS技术研究比我国要早，并且已经取得了很大的成就，产品和技术方面都比较完善，其中最畅销的要属美国的天宝品牌GPS产品了。

1.3 惯性导航单元INS

这种惯性导航单元利用惯性元件对机械加速度进行准确测量，以实现对导航系统航位的准确的计算，然后利用传感器获得相应的信息，再通过数学和积分的运算掌握农业机械的位置和速度，实现对车辆导航的定位控制。惯性测量单元包括陀螺仪和加速度计，加速度计主要对农机车辆的航向信息和陀螺仪的位置信息进行习惯精确的测量。和前面两种定位技术相比，惯性导航单元的稳定性较好、抗干扰性较强、精确度高，不过随着时间的推移，产生的误差也会逐渐加大。所以一般把惯性导航单元和其他的导航设备共同使用进一步提高导航的精确度。

2 农业机械导航技术的应用

2.1 用于土壤状况的检测

进行农业生产之前，农业机械首先要对土壤采样。农业机械车辆都配置了GPS系统和GIS系统，运用GIS系统对农业机械车的位置进行定位，并对土壤状况进行检测，记录检测信息，然后根据土壤的状况对农业机械作业进行控制。

2.2 对农作物产量进行监控

GPS系统和计算机技术以及联合收割机相结合，对农作物的产量进行监控，但是不同的农作物其设立的监控器也不同。例如对豌豆产量的监控，需要将质量传感器设置在联合收割机的传送带上，同时安装检测植物含水量的系统，随时监控豌豆的含水量，计算机系统会将检测的数据进行整理并以统计图表的形式展现出来。

2.3 施肥量的控制

对土壤的养分进行技术调查，同时利用GPS定位其具体土壤位置，并利用计算机技术实现合理施肥的目的。农业机械车辆运用技术手段能够实现针对不同农作物品种施用不同的肥量，根据数据的统计结果显示，运用GPS技术进行施肥比传统的人工施肥，节约了肥料，减少了浪费。

3 农业机械导航技术的发展趋势

3.1 GPS技术的运用提高位置的精确度

在农业机械中安装GPS定位系统，能够获得农业机械车辆的准确的位置，确保农用物资的精确投入。在收割机和拖拉机中运用GPS技术，可以根据土壤的特点和土质状况投放物资，其应用前景很广阔。

3.2 传感器和液压技术相结合进行监控

液压技术采用的动力传动装置，适于对农业机械的工作情况进行监控，液压技术和传感器技术相结合，能够有效提高农业机械的自动化程度，达到播种、撒药、施肥操作的全自动化，同时在工作中收集相关信息，以便农户对农作物的生长等情况详细了解。在收割机上安装传感器，和GPS技术相结合，对农作物全程监控，促进农作物产量和质量的提高。

4 结语

农业机械导航技术的广泛应用，对提高农业生产的效率和质量都有很重要的作用，我们要合理利用导航技术，推动农业生产的持续发展。

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