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北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)在農(nóng)機上的應(yīng)用

北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已成為大勢所趨。本文介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展情況及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、精細農(nóng)業(yè)的應(yīng)用情況，對國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用做了展望。

1　北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1衛(wèi)星定位原理和差分原理、北斗定位關(guān)鍵技術(shù)

1.1.1衛(wèi)星定位（GNSS）原理就是利用4顆衛(wèi)星測時與測距進行定位。用戶利用手中的GNSS接收機接收衛(wèi)星信號進行解算而得到定位結(jié)果。定位誤差在10 m內(nèi)。在這一定位過程中，有三部分誤差，與衛(wèi)星有關(guān)的誤差、與傳播途徑有關(guān)的誤差、與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。利用差分技術(shù)，可以完全消除第一類誤差和大部分第二類誤差。

1.1.2差分原理（DGNSS）將一臺GNSS接收機安置在基準站上進行觀測。根據(jù)基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準站實時將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機在進行GNSS觀測的同時，也接收到基準站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進行改正，從而提高定位精度。定位誤差在2.5 m以內(nèi)。利用實時動態(tài)控制（RTK）技術(shù)可以將誤差降到1cm以內(nèi)。

1.2北斗農(nóng)用差分增強技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施、北斗農(nóng)機導(dǎo)航定位終端分類與實例、北斗農(nóng)機自動駕駛導(dǎo)航技術(shù)與應(yīng)用等

1.2.1北斗導(dǎo)航定位精度10 m，測速精度10 ns，免費開放服務(wù)。應(yīng)用技術(shù)成熟，可以為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供技術(shù)支撐?，F(xiàn)階段衛(wèi)星定位應(yīng)用高精度主要技術(shù)是差分系統(tǒng)，分兩種星基差分，地基差分系統(tǒng)。地基差分分為單基站（RTK、DGNSS），多基站（網(wǎng)絡(luò)RTK、CORS），星基差分（SBAS：WAAS、MAAS），從國外應(yīng)用經(jīng)驗美國農(nóng)民以WAAS和CORS自建為主，國內(nèi)從單基準站為主。WAAS精度40 cm免費國內(nèi)信號不能用誤差太大，個人RTK：精度2 cm自費，偽距差分（DGNSS、DGPS）亞米級距離100 km以內(nèi)付費距離15 km以內(nèi)，北斗系統(tǒng)沒有星基差分，目前主要應(yīng)用于農(nóng)機導(dǎo)航作業(yè)。

1.2.2北斗農(nóng)機定位終端，應(yīng)用于農(nóng)機結(jié)合桌面地理信息系統(tǒng)（GIS）、導(dǎo)航、定位、農(nóng)機投入、土壤采樣管理、作物偵測、產(chǎn)量影響分析等，可以與田間數(shù)據(jù)采集辦公室軟件同步。

1.2.3AgLeader天寶互聯(lián)農(nóng)場管理系統(tǒng)，由此可見，定位導(dǎo)航技術(shù)與農(nóng)場GIS系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理已經(jīng)在國外成為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本業(yè)態(tài)。

1.2.4農(nóng)用拖拉機自動導(dǎo)航系統(tǒng)安裝分前裝和后裝兩種，前裝即在拖拉機出廠前裝好導(dǎo)航系統(tǒng)，后裝即拖拉機在出廠后再安裝導(dǎo)航系統(tǒng)，目前我國拖拉機以后裝為主。

1.3國外導(dǎo)航設(shè)備在精準農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用情況。2012～2013年我國黑龍江墾區(qū)農(nóng)機推廣產(chǎn)品目錄中，GPS自動導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)全部是國外進口產(chǎn)品，包括美國大寶（Trimble）公司、日木拓普康（Topcon）公司、加拿大半球（Heimisphere）公司、瑞士徠卡（Leica）等，而且產(chǎn)品價格昂貴，產(chǎn)品報價在每臺（套）15萬～20萬元，農(nóng)墾系統(tǒng)的批量采購指導(dǎo)價也達11.4萬元。在配套應(yīng)用上，上述公司大部分與進口大馬力拖拉機配合使用，2012年年銷量1 500多臺，產(chǎn)值超過1.5億元，其中大寶公司800多臺、拓普康公司200多臺、半球公司150多臺，位居前三位。而國產(chǎn)大馬力拖拉機、播種機、收割機等農(nóng)業(yè)機械在黑龍江每年2萬臺的市場卻無人問津。自主研制高精度自動導(dǎo)航和駕駛系統(tǒng)產(chǎn)品迫在眉睫。

2　國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用展望

2.1以導(dǎo)航（GNSS）、遙感（RS）、地理信息（GIS）為核心的3S技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)由宏觀農(nóng)業(yè)研究發(fā)展到精準農(nóng)業(yè)研究階段。國外成熟經(jīng)驗可以借鑒，但是鑒于中國的實際國情，我們可以吸收再創(chuàng)新發(fā)展適合本地區(qū)的應(yīng)用技術(shù)。

2.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念的核心是定位+通訊。這兩種技術(shù)都已發(fā)展成熟，適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。關(guān)鍵問題是集成在一塊電路板或芯片上，方便設(shè)計農(nóng)業(yè)專用設(shè)備的研發(fā)。

2.3農(nóng)機或土壤檢測的定位數(shù)據(jù)與其他屬性數(shù)據(jù)組合技術(shù)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.4河北省農(nóng)業(yè)正經(jīng)歷由分散趨于集中過程，在這一過程中應(yīng)用3S技術(shù)實施從規(guī)劃到實踐的一體化解決方案是農(nóng)業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化的一種正在經(jīng)歷的歷史階段，應(yīng)用3S技術(shù)“量身定做”規(guī)劃圖，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)實施的農(nóng)藝方案，應(yīng)用農(nóng)業(yè)經(jīng)濟分析技術(shù)實現(xiàn)的收益評估，是適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要的一種設(shè)想。

050051河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所王新棟