農業機械自動導航技術研究進展

摘要：由于我國人多地少的基本國情，在有限的土地資源上盡可能的提高糧食的產量和質量尤為重要。本文從農業機械自動導航系統的常用方式和農業機械自動導航的關鍵技術兩方面進行分析。

關鍵詞：農業機械；自動化導航技術；研究；進展

中圖分類號： S220；TP391.44 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.04.010

科學技術是第一生產力，將先進的科學技術應用于農業生產中同樣會收到諸多的效益，不僅可以提高農業的生產效率，還能夠提高農業的作業質量，促進農村改變的巨大推動力?？茖W技術應用于農業生產最直接的體現為農業的機械化，不是簡單的機械化升級，而是將導航定位技術精準的應用于農業機械中，令農業機械更容易操作使用，不僅是在田間耕作、播種、施肥、噴藥等方面進行有效的應用，還致力于走向更加智能化的道路，追求遺漏作業、重復作業的零發生概率。

1 農業機械自動導航系統的常用方式

1.1 GPS定位系統

GPS的中文全稱為全球定位系統，是一種結合衛星技術及通訊發展的技術，具有全方位、全天候、全時段、高精度的特點，能夠為全球的用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息。在車輛定位、防盜、反劫等方面應用較多，但現在也較多的應用于農業機械上，方便田間作業和提高生產效率。

GPS定位系統應用于農業機械中，主要體現在土質檢測和不定量施肥方面。在GIS地理信息系統的輔助下，農業機械有規律的行走在田間的同時不斷的對土質進行科學的檢測，并精確記錄不同土質的具體分布位置，通過系統繪制成可以傳達土壤信息的圖紙，供農民作為分析土質和確定施肥量的依據。

傳統的施肥方式多為人工施肥，機械施肥很難把握所施肥料的精確量，更不用談結合土質進行不定量的施肥問題。而農業機械在綜合利用GPS技術和GIS技術的情況下可以完美的避開這些難題，GPS技術還可以為機械進行農業作業確定最佳的路徑，并不斷的發出智能提醒，從而幫助農村地區克服人工施肥的種種弊端，大大提高作業效率，促進農村地區大規模的實行集約化、規模化的耕作方式。

1.2視覺導航

與GPS技術相比，視覺導航因為有屏幕的顯示更加具有直觀性，尤其是在大規模的平原耕作區，農業機械的駕駛者即便隨意的改變駕車速度，依舊可以精確的捕捉農作物的細小信息。導航視覺技術于20世紀80年代開始在國外進行研究，而我國從20世紀90年代中期才開始加以重視，至今也有不少的研究收獲，尤其是在精準的定位目標農作物方面。但因為視覺導航易受自然光照的影響，至今還未克服和進一步完善這項技術，要想解決之一問題還需要重點攻克圖像獲取和光處理這兩大課題。

2 農業機械自動導航的關鍵技術

2.1跟蹤控制技術

農業機械在田間執行農業作業任務時，一般會因考慮到農作物的諸多情況而不得不盡量放慢行駛速度，只有發揮導航技術精準的控制作用，才能時刻分析出農業機械實際的運動情況與提前制定路徑的差異性，以便及時更改農業機械的運動方向。這種跟蹤控制技術的應用主要靠神經網絡控制和模糊控制兩種技術發揮作用，具有模擬人類大腦的智能行為，可以靈活攻克未知的難題。有人將跟蹤控制技術應用于農耕機動車上進行試驗，得出該系統不僅具有自學的智能功能，還能夠自動對現場進行整理。

2.2 環境感知技術

環境感知技術主要是利用傳感器對周圍的環境信息進行大量的捕捉，通過對有用信息的分析處理構建成一個可用的環境信息模型。而環境感知技術要想在農業機械方面發揮出理想的功用，必須先解決如何精確的捕捉環境信息這一難題。隨著計算機技術的不斷發展和突破，傳感器的反應能力和傳遞信息的質量都有了較大的改善，所以環境感知技術在農業機械方面的應用研究也就變得更加廣泛，例如，近年來除草機器人的發明問世，能夠對田間的雜草信息進行一定程度的識別和反饋，經過分析處理后再對雜草進行清除。還有一種全視覺運動障礙目標檢測法的發明和使用，都有力的證實了環境感知技術在農業機械中的應用要比單純的視覺有效，不管是計算能力還是障礙檢測功能的準確性，還是特征點匹配的精確度和整體檢測的成功率方面。

2.3 地圖構建技術

不論是視覺導航技術的應用，還是環境感知技術、GPS定位技術的應用，都離不開環境地圖的提前繪制。地圖的呈現方式也具有多種方式，幾何地圖、三維坐標展示等，柵格地圖也較為常用，但主要用于局部導航。地圖構建技術對于地理信息的感知應用離不開大量的計算，所以不常用于地理定位。

3 結語

導航技術和農業機械的融合是農業現代化建設提出的要求，也是農業機械轉型升級必須要經過的途徑。導航技術在農業機械的應用中最突出的變現為：精確定位農作物、為機械形式制定最佳移動路線等，從而提高農業生產效率。雖然在不斷的應用和實驗過程中，農業機械的自動導航技術取得了較大的進展，但仍需要不斷的努力探索、突破和創新。

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作者簡介：盧道歡，大專學歷，高級工程師，研究方向：農業機械。