RTK GPS系統在智能化農業機械裝備中的實踐探析

摘?要：在精準農業政策提出之后，科學技術手段運用到農業生產建設之中，使以RTK GPS系統為核心的智能化農業生產形式應時而生。為此，介紹RTK GPS系統的優勢作用，提出在智能化農業機械裝備中RTK GPS系統的有效運用方法，以期促進智能化農業生產發展。

關鍵詞：RTK GPS系統;智能化;農業機械裝備

中圖分類號：S23?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.015

作者簡介：王依楠（1982-），男，長春人，碩士，講師，研究方向：軟件工程、人工智能等。

0引言

智能化農業機械裝備將衛星定位技術、傳感器技術、信息控制技術與機電液一體化技術融于一體，此種農業機械裝備有效控制區域圖，實現種子、農藥與灌溉等應用位置與用量的精準調節，運用此種模式，不但可解決施肥、播種、灌溉期間資源嚴重浪費的問題，還能盡可能降低化肥、農藥的使用量，對改善環境減少污染起到積極地促進作用，為推動我國社會經濟可持續發展奠定良好開端。

1?RTK GPS系統的優勢作用

RTK技術手段也被稱作載波相差分技術方式，屬于經常運用到的GPS定位系統測量手段。RTK GPS系統可以不間斷處理兩個測量站載波相位觀測量情況，通過差分處理的方式，把基準站收集的載波相位數據傳輸到接收端口，達到求證差解坐標的效果，避免GPS定位出現差錯[1]。相比于過去靜態、快速靜態、動態測量的GPS定位勘測模式存在明顯差異，RTK技術手段利用差分處理方式，能夠在野外直接獲得厘米等級的定位準確度，基于此，RTK技術手段的應用與發展，也使野外勘測作業的效率進一步提升。

2?在智能化農業機械裝備中RTK GPS系統的有效運用

2.1?拖拉機導航的運用

全球定位系統的形成與發展，成為現代化導航技術的重要突破，有著較高定位準確性、時間精度無誤、適用性良好、24 h應用等優勢和作用，十分適用于長期在野外作業的導航系統運用[2]。自動化駕駛技術是在自動導航技術的條件下，控制車輛自主規劃路線的駕駛反饋，此種形式適于應用到農業基礎設施建設中，譬如翻地等復雜繁瑣需要反復作業的生產建設之中。

例如：某種植基地拖拉機導航控制系統，主要涉及以下幾個方面：（1）基準站主要具有接收RTK GPS定位衛星信號的功能，通過科學計算后，算出信號中存在的誤差，隨后利用網絡傳輸模式，把準確的信號傳輸給拖拉機設備，促進組件定位準確度的提升;（2）將車載衛星定位系統安裝到拖拉機機體之中，利用RTK GPS系統，進行衛星定位信號的接收，并頒布拖拉機實時信息，結合接收改進的差分信號，對信號進行改良，對錯誤位置進行糾正;（3）決策支持裝置針對拖拉機導航而言是關鍵環節，有關工作者利用決策支持裝置展開人工路線規劃，并且決策支持裝置的核心功能就是可以結合規劃路線與衛星定位，接收相應的信息，通過計算的方式，選取最佳路線，開展拖拉機作業[3];（4）執行裝置主要對拖拉機的轉向進行控制，屬于自動化控制系統的執行者。

2.2?聯合收割機的運用

結合某個農場聯合收割機應用情況，聯合收割機主要利用地面固定式GPS差分糾偏站與移動RTK GPS系統裝置進行工作。地面GPS差分糾偏站利用MA750型號的雙頻GPS接收機設備、接收天線設備與PCC數傳發射電臺（35 W）、PCC數傳電臺天線以及直流電源（12 V）等機械設備[4]。該設備有著準確動態化特征，在定位方面、導航方面應用十分廣泛。除此之外，此接收機設備有著較高的信號強度與準確度，所提供的設施可以達到高精度與較快響應時間功能，進而為其提供厘米等級的定位信息，通常適用于地面固定式差分糾偏站接收信號的應用。關于接收機設備方面，該設備可利用顯示器、鍵盤等基礎硬件，對聯合收割機展開運作設立，還可對設計參數根據不同的工作模式展開科學劃分，使其保存在接收機之中，在應用期間，輸出主要通過ASCⅡ或者二進制信息三個雙向串行端口進行。

原始路徑應用差分數據無線傳輸方式，利用高頻無線通訊設施，可增強信號，但是因控制距離比較遠，會受到電臺發射高度、功率與移動站的干擾影響。該農村PCC數傳電臺天線長度控制在3 m左右，高度達到14 m左右，通過具體勘測了解到，收割機接收信號最遠距離超過35 km，該距離符合實際應用要求。除此之外，PCC數傳接收機利用RS-232串行接口，可以連接AG132型號GPS接收機設備，接口數據差分信號格式基本參數如下：波特率為每分鐘下載9600 b，8個數據位，1個起始位，1個停止位。合理設置這些參數，可以使RTK GPS系統的智能化農業機械設備實現自動工作。

2.3?變量噴霧機的運用

當前，我國農田比較小，并且丘陵、山地等繁雜地形較為多見，這也在一定程度上對無人機飛行準確度有著較高的要求，如若難以實現農藥、化肥的準確噴灑，不但會影響病蟲害的防治效果，還會由于部分地區農藥噴灑過多，對農作物造成影響[5]。過去無人噴霧機設備因GPS定位準確度較低，會出現飛行路線不明、反復噴灑、漏噴等實際問題，隨著RTK GPS系統發展愈發完善，使變量噴霧機設備的精準性進一步提升。變量噴霧機也被業內人士稱為農業植保噴霧機設備，是農業無人機農藥化肥噴灑作業的主要設施。變量噴霧機設備是在傳統噴霧機改造的基礎上，增設定位板塊，隨后由地面GNSS RTK手持測繪器設備、GNSS RTK移動基站、GNSS RTK固定基站所構成，在實際應用中，變量噴霧機設備可以通過人工設置的方式，對噴霧量、噴霧飛行線路進行針對性設定，即可完成相應的農藥、化肥噴灑目標，并在變量噴霧機飛行期間，對噴灑數據展開實時記錄，為人工數據收集帶來便利。

變量噴霧機的有效作業主要體現在以下幾點：第一，線路準確，利用RTK GPS系統可以掌握可靠的預計噴灑區域地形信息和地形邊界信息，利用差分方式，將數據信息精確到厘米等級，而噴灑路線只需要在接收機設置即可，在變量噴霧機運作期間，不需要人工遙控，從而達到自主飛行的目的。利用RTK GPS系統，變量噴霧機設備在運作期間，可對房屋、樹木等障礙物進行合理躲避，此種技術的安全性、可靠性十分顯著[6]。第二，藥量準確，利用準確變量的方式，可對變量噴霧機噴灑量進行有效控制，有效緩解過去噴霧機反復噴灑、漏噴等實際問題，提高變量噴霧機的工作效率。

3?結語

綜上所述，在智能化農業機械裝備中，RTK GPS系統的合理應用，發揮著不可忽視的促進作用，不僅減輕農民的工作量，還使農業生產效率進一步提升。通過上述分析可以發現，RTK GPS系統的合理應用，使智能化農業生產準確度升級到厘米等級，同時還能對路線進行自動糾正，擴大信號接收范圍，提高變量控制有效性，如若把RTK GPS系統運用到我國農業生產建設中，會促進農業生產效率的提升，帶動我國農業經濟快速發展。

參考文獻：

[1] 梁海濱.RTK GPS系統在智能化農業機械裝備中的應用[J].鄉村科技，2018，（10）：122-123.

[2]?遲榮旋.GPS技術在農業機械中的應用及相關問題研究[J].農技服務，2017，34（3）：162.

[3]?楊維康，白雪.GPS—RTK在農村土地確權中的運用探析[J].科研，2016（7）：182.

[4]?王磊.淺述機械工程智能化現狀及發展趨勢探析[J].中國科技投資，2018（19）：242.

[5]?岳耀虎.現代農業機械中智能化技術的應用與研究[J].南方農機，2018，49（5）：5，15.

[6]?肖必初.農用機械設計實踐與探析[J].山東工業技術，2018（14）：34-35.