【摘 要】在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可提高播種、噴藥、收獲等農(nóng)田作業(yè)交接行的精準度，減少農(nóng)作物生產(chǎn)投入成本，提高農(nóng)機作業(yè)質量，降低成本，增加經(jīng)濟效益，避免作業(yè)過程中產(chǎn)生銜接行的“重漏”。文章介紹了衛(wèi)星定位系統(tǒng)在昌吉市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用情況。

【關鍵詞】System150系統(tǒng)；自動駕駛導航系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；應用

昌吉市總播種面積76667hm2，是全疆重要的糧棉油戰(zhàn)略儲備基地。為在有限的土地上進一步提高農(nóng)作物產(chǎn)量，那就需要更高技術的精耕細作，實現(xiàn)精細化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。精細農(nóng)業(yè)是相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)而言的，是在現(xiàn)代信息技術、工程技術等高新技術的基礎上發(fā)展起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，其核心技術是地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術、激光技術和計算機自動控制技術。目前精細農(nóng)業(yè)已成為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境的一種重要的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式。自動駕駛導航系統(tǒng)就是精細農(nóng)業(yè)的核心技術之一。

2013年，昌吉市建立農(nóng)機化示范基地6個，核心區(qū)面積800hm2，州、市財政拿出50萬元資金支持安裝了6套GPS導航自動駕駛系統(tǒng)（System150系統(tǒng)），完成了核心區(qū)種植的800hm2甜菜、棉花、玉米及水稻等作物的全程機械化播種。

1 System150系統(tǒng)工作原理

自動駕駛導航系統(tǒng)由基準站、車載衛(wèi)星定位組件、決策支持組件以及自動控制組件組成等四部分構成。

基準站能夠接收定位衛(wèi)星信號，通過計算得到信號中包含的誤差，并獲取誤差改正參數(shù)；然后通過電臺或者網(wǎng)絡等通訊手段，將改正參數(shù)播發(fā)出去，為車載衛(wèi)星定位組件提高定位精度。

車載衛(wèi)星定位組件即GPS流動站。該組件安裝在拖拉機頂棚上，同樣接收定位衛(wèi)星信號，定位出機械當前位置、速度等信息，并接收基準站播發(fā)的改正參數(shù)，將定位精度提高至1～2cm。

決策支持組件是自動駕駛導航系統(tǒng)的控制中樞。該組件能夠人工設定并規(guī)劃拖拉機行進路線，接收車載衛(wèi)星定位組件提供的位置、速度信息并自動與規(guī)劃路線進行反算，然后計算出合理轉向方式，發(fā)出指令，控制自動控制組件。

自動控制系統(tǒng)即為最終控制車輛轉向的部分。自動控制系統(tǒng)通過接收決策支持組件給出的指令控制車輛轉向，最終實現(xiàn)自動控制。

自動駕駛導航系統(tǒng)將衛(wèi)星定位、決策支持以及自動控制有機的進行結合：基準站和車載衛(wèi)星定位組件結合，實時、高精度定位出車輛當前位置、速度等信息并提供給決策支持組件；決策支持組件反算出當前位置與規(guī)劃路線的偏差并控制自動控制組件，進行合理的轉向調整，最終實現(xiàn)自動控制，完成既定的工作目標。

2 System150系統(tǒng)主要特點

（1）電動方向盤采用最先進的磁驅動技術，無摩擦；利用花鍵與轉向器連接，大大提高了安裝速度。

（2）適用各種拖拉機車型，方向盤驅動，安裝、拆卸方便。包括收獲機等均可采用此套系統(tǒng)進行控制，從而提高GPS的應用率，大大減少成本。

（3）先進的衛(wèi)星接收機，在惡劣環(huán)境下也能接收到衛(wèi)星，從而保證實時定位的精度。

（4）控制器軟件運用中文，圖形顯示明顯，方便易學。

（5）采用全球定位技術，能夠24w連續(xù)作業(yè)，加快播種、施肥、收獲等作業(yè)的進度。

3 自動駕駛技術在昌吉市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用效果

3.1 應用效果

用該技術對甜菜、玉米、水稻和棉花等作物進行播種，大幅度提高了作業(yè)時交接行的精準度，避免作業(yè)時產(chǎn)生交接行的“重漏”， 1000m播行垂直誤差不超過2.5cm，接茬準確率達到100%，提高了土地、水、肥、藥的利用率，為后期田間管理、收獲作業(yè)打下了堅實基礎；同時還延長了作業(yè)時間， 搶抓了農(nóng)時，提高了作業(yè)效率。通過召開現(xiàn)場觀摩會，受到了區(qū)、州、市領導和農(nóng)民朋友的好評，收到了非常好的效果。

3.2 效益分析

3.2.1 經(jīng)濟效益

使用GPS導航自動駕駛技術，大幅度提高了作業(yè)時交接行的精準度，能節(jié)約土地面積3%。以棉花為例，棉花株數(shù)提高3%以上，同一地塊、同一架播種機，采用自動導航機械化作業(yè)技術，667㎡株數(shù)在去年的基礎上增加了690株，每株5鈴、每鈴5g，667㎡產(chǎn)量增加17.25kg，增收138元；全市1400hm2核心區(qū)用GPS導航自動駕駛技術可增加土地面積24hm2，提高土地產(chǎn)出率。

采用全球定位技術，能夠24h連續(xù)作業(yè)。結合本地實際，使用自動導航播種比常規(guī)播種每天多作業(yè)2.7hm2，加快了播種進度，縮短了播種期，減少了雇用技術人員的費用，降低了成本。

3.2.2 社會效益

使用GPS導航自動駕駛技術，解決了一直以來困擾農(nóng)機人的“播行端直、接茬準確”和雇用高技術人員難、工錢高的問題。24h連續(xù)作業(yè)使作業(yè)時間不受白天黑夜的限制，大大提高了機車的出勤率和時間利用率，縮短了播種期，減少了技術人員的雇傭費用，降低了成本，減輕了駕駛員的勞動強度，有效提高了作業(yè)質量。農(nóng)民使用裝有衛(wèi)星定位系統(tǒng)的機車進行播種，可增加農(nóng)機手的收入。通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)機車的幫助，農(nóng)民可以盡早完成土地種植，然后投身進行二三產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)村勞動力轉移，進一步增加農(nóng)民收入，緩解了春耕生產(chǎn)期間用工難的問題。后期噴藥時作物生長茂盛，行距很難分辨，需要有人在前面分行，否則會出現(xiàn)分行不清而嚴重軋苗的現(xiàn)象。但使用該技術作業(yè)時可自動分行，省去分行需要的人力和費用，降低了生產(chǎn)成本，提高了農(nóng)機作業(yè)質量和效率，實現(xiàn)節(jié)本增收。

4 自動駕駛技術在昌吉市應用的必要性

4.1 農(nóng)田標準化作業(yè)

昌吉市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)跨越，形成了標準化作業(yè)和規(guī)范性操作，示范帶動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉變和機械化水平的提高，使農(nóng)作物種植實現(xiàn)規(guī)范化、集約化、標準化。

4.2 可降低勞動強度，提高田間作業(yè)質量

GPS導航自動駕駛技術通過在拖拉機上安裝電動方向盤，控制系統(tǒng)根據(jù)設計路線實現(xiàn)自動轉向，駕駛操作人員不用關注拖拉機方向盤和行走方向，可降低駕駛操作人員的作業(yè)疲勞度，提高田間作業(yè)質量。

4.3 可延長作業(yè)時間，提高作業(yè)效率

GPS導航自動駕駛技術不受作業(yè)時間的限制，大大提高了機車的出勤率和時間利用率，縮短了播種期。

5 存在的問題

一是自動駕駛導航系統(tǒng)安裝和使用費用較高，農(nóng)機戶難以接受；

二是在林帶較近地塊作業(yè)，定位系統(tǒng)信號不穩(wěn)定，影響作業(yè)。

6 結束語

GPS導航自動駕駛技術應用在農(nóng)田作業(yè)中，可保證播種、噴藥、收獲等農(nóng)田作業(yè)時交接行的精準度，避免作業(yè)時交接行的“重漏”，能有效提高農(nóng)機作業(yè)質量，降低成本，增加經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]周俊，張鵬，宋百華.農(nóng)業(yè)機械導航中的GPS定位誤差分析與建模[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2010（04）.

[2]任俊杰，王金柱.淺談GPS衛(wèi)星定位和自動導航系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械上的應用[J].農(nóng)業(yè)機械，2011（15）.