自动导航技术在农业机械中的应用

刘雪丽 周曦文

（江西省农业机械研究所，江西南昌 330044）

随着科技的不断发展，我国农业机械正朝着自动化方向发展，为进一步提高农业机械的作业质量，最大程度提高生产效率和降低成本，农业机械的智能化作业将成为农业发展的必然趋势。随着自动导航技术的不断发展，自动导航技术已成为农业机械智能化发展的关键技术，将其应用在农业机械中，可以有效优化和提升农业机械的作业方式与途径，降低劳动者的劳动强度，促进农业机械向更加精准化、自动化和智能化的方向发展，从而更好地服务于农业生产，对我国现代农业的快速发展具有积极的促进意义。

1 自动导航技术概述

自动导航技术是计算机技术、电子通信技术、控制技术等多学科的综合技术，在现代农业生产中的应用越来越广泛，已经成为农业机械中的重要技术支撑。目前，自动导航技术已经广泛应用在土地整备、播种移栽、植保、采摘收割等农业机械方面。在农业机械中应用最广泛的自动导航技术主要有GPS 技术、机器视觉和多传感器融合技术。

GPS 技术具有全方位、全天候、高精度的特点，可以不受气候影响，实时测量农机在地理空间中的绝对位置；机器视觉技术具有速度快、信息量大、功能多的特点，可以通过激光发射器、光波等来收集丰富的环境信息；而多传感器融合技术能够结合GPS技术和机器视觉技术等导航模式的优点，用不同的传感器组合出高精度、高可靠性的导航模式。

2 自动导航技术在农业机械中的应用

2.1 在土地整备机械中的应用 土地是作物生长的根基，土地整备是农业生产的首要环节，该环节的效率和精度直接影响着下一环节的进行。机械的使用将会提高工作效率，土地整备机械主要有拖拉机、耕地机、平地机、施肥机等。传统的土地整备机械需要具有一个较高水平的驾驶员来操作，作业效率和作业质量不高。将自动导航技术引入土地整备机械中，可以实现无人驾驶，进行自动导航和测量地形起伏状况。在实际应用中，GPS 导航技术通过全球定位系统提供实时的农机位置信息，引导拖拉机和耕地机按照设置好的优化路线安全、准确地进行田间作业，从而减少重复作业区和遗漏作业区的面积[1]。卫星导航技术引入平地机中，实现了不受天气和地势的影响，连续24 h 作业，大大提高了作业效率和作业质量。在施肥机中的应用，根据相关传感器收集的农田内的土壤墒情，实现肥量动态调控，进而实现变量施肥。

自动导航技术在土地整备机械中的应用，实现了无人驾驶拖拉机、变量施肥，提高了工作效率和作业质量，降低了农机操作人员的工作强度，促进了土地整备机械向高效率和高精度方向发展。

2.2 在播种移栽机械中的应用 播种移栽是农业生产过程中的重要环节之一，播种移栽机械普遍应用在农业实际生产中。播种移栽机械主要有播种机、移栽机和插秧机。传统的播种移栽机械适应性能差，工作效率不高，易错失最佳播种移栽时机。将自动导航技术应用在播种移栽机械中，可以实现精密播种、变量播种、智能识别移栽。在实际应用中，安装有自动导航技术的播种机比普通的播种机播种质量高，提高了排种器的检测精度；将自动导航技术中的机器视觉智能识别系统应用在移栽机中可以实现智能识别健壮苗、空穴，从而进行精准移栽。通过对比分析GPS 采集记录插秧机自动导航作业与驾驶员人工作业时的数据，结果表明安装有自动导航系统的插秧机的作业精度及稳定性比人工驾驶的高[2]。

自动导航技术在播种移栽机械中的应用，实现了精密播种、变量播种、智能识别移栽，提高了机械的工作性能和播种移栽质量，促进了播种移栽机械向高速和精准方向发展。

2.3 在田间管理机械中的应用 田间管理是农业生产过程中不可或缺的环节，是保证作物正常生长、确保农业丰产丰收的重要措施之一。传统的田间管理主要为人工直接参与管理，大面积的灌溉与施肥施药困难、劳动强度大，常会出现同一块区域施肥时间不一致、不均匀的情况。随着现代农业的发展需要，各类田间管理机械也相继出现。目前，田间管理机械主要有植保机、除草机、灌溉施肥机、无人机施药等。自动导航技术与田间管理机械相融合，可以实现智能除草、精准施肥施药。自动导航技术中的机器视觉技术应用在植保机中可以智能识别农田中的病虫害和杂草，定点对靶施药，减少农药投放。无人机施药多机协同与多目标分配，能够实现智能导航与避障，24 h 连续作业，大大提高了工作效率。在拖拉机上安装自动导航系统，可以实现对小麦的精准对行，达到精量控制追肥量的目的[3]。GPS 与智能化的灌溉设备配套，还可实现精准灌溉作业，节省水资源，提高灌溉效益。将自动导航技术引入田间管理机械中，明显提高了生产效率，极大地解放了劳动力，有效地促进了农业现代化、农机智能化的发展。

2.4 在采摘收获机械中的应用 随着现代农业的发展，采摘收获机械相继出现，根据作物特点有叶菜收获机、根茎类果蔬收获机、球果类收获机、水生果蔬收获机等。采摘机械不仅可以提高采摘效率，而且可以降低损伤率，提高经济效益。随着自动导航技术的快速发展，其多被应用在果蔬采摘收获机械中，特别是在采摘机器人中的应用，通过视觉识别系统对目标物进行圈定，从而将目标物从背景图中分离出来，从而快速、无损和准确地采摘，从而大大提高采摘速度和质量[4]。随着自动导航技术的不断成熟，基于机器视觉的自动采摘机，可以智能识别目标物和精准定位，从而实现快速、无损伤采摘，成功率高。

自动导航技术在采摘收获机械中的应用，使采摘机械提高了采摘效率和采摘质量，降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益，促进了采摘收获机械向高效、低损和智能化方向发展。

3 结语

自动导航技术与农业机械相结合是现代农业发展的必然趋势，也是实现农业机械自动化、智能化发展的重要技术支撑。随着自动导航技术的快速发展，已广泛应用在农业机械中。自动导航技术在农业机械中的应用，可以实现农机的自动导航和精准定位，以及智能识别与避障，提高了农业生产效率和质量，解放了劳动力，促进了农业机械向自动化、精准化和智能化方向发展，具有广阔的发展前景。

自动导航技术在农业机械中的应用取得了一定的进展，但仍存在一些需要改进和突破的地方，如多传感器数据融合技术、多机协同导航技术、智能控制技术与自动导航技术的融合，通过不断地创新，自动导航技术将会更好地应用于农业机械，从而更好地服务于农业生产。