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（白城市農(nóng)牧機(jī)械化研究院，吉林 白城 137000）

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)研究進(jìn)展

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（白城市農(nóng)牧機(jī)械化研究院，吉林 白城 137000）

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航對農(nóng)業(yè)技術(shù)體系具有重要的作用，其廣泛應(yīng)用于耕作、播種、收獲等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中具有重要的影響，不僅能夠使農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度得到提高，同時還是對傳統(tǒng)耕作模式的一種改變，使農(nóng)業(yè)技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合。文章主要對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)的方式進(jìn)行研究分析，并對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)在未來的發(fā)展提出展望。

農(nóng)業(yè)機(jī)械化；自動導(dǎo)航技術(shù)；進(jìn)展

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)相關(guān)的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于我國的各個領(lǐng)域，不僅使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率以及作業(yè)質(zhì)量得到有效的提高，同時也有利于我國對新農(nóng)村建設(shè)步伐的推進(jìn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程的加快，不僅使農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)的耕作方式發(fā)生了改變，而且將信息技術(shù)也逐漸融入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。例如將導(dǎo)航定位系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，這就使農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平進(jìn)一步提高，而且還降低了農(nóng)民對機(jī)械的使用難度，從而使農(nóng)業(yè)發(fā)展更加高效。機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)，在農(nóng)業(yè)具體生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在實際的操作過程中使作業(yè)遺漏以及重復(fù)作業(yè)的情況得到了有效制止?？傊?，在對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)不斷推廣的過程中，還應(yīng)該對其不斷地進(jìn)行研究與創(chuàng)新，從而使其能夠在農(nóng)業(yè)作業(yè)中得以長久的發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航中常用的方式

（1）GPS定位系統(tǒng)。GPS作為全球定位系統(tǒng)，其具有三維定位和導(dǎo)航的功能，并具有全天候、全方位、高精度的定位特點，不論是在陸路還是航空等領(lǐng)域，都得到了廣泛的應(yīng)用，并對地球上信息化水平的提高具有重要的貢獻(xiàn)。GPS定位系統(tǒng)主要由空間部分、地面控制系統(tǒng)以及用戶設(shè)備三部分組成，具體工作原理就是按照衛(wèi)星給出的位置來對接收機(jī)的位置進(jìn)行確定。在農(nóng)業(yè)機(jī)械上對GPS系統(tǒng)進(jìn)行使用，不僅使田間耕作的路徑得到優(yōu)化以及耕作的速度加快，同時還使農(nóng)業(yè)勞作的效率得到有效提高。

GPS定位系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)勞作中可以用于各種操作，例如，對農(nóng)田的土質(zhì)進(jìn)行檢測以及對農(nóng)田的施肥量進(jìn)行改變，當(dāng)農(nóng)業(yè)機(jī)械在田間進(jìn)行走動時，GPS系統(tǒng)就可以根據(jù)不同位置所采集到的土壤進(jìn)行質(zhì)量的檢測。GPS系統(tǒng)在對土壤肥率進(jìn)行檢測時，一般會與GIS系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合使用，通過對土壤精確位置的記錄，從而對不同區(qū)域的土壤質(zhì)量進(jìn)行繪制，并利用繪制的土壤質(zhì)量分布圖，進(jìn)行針對性的變量施肥。目前，我國大部分農(nóng)村地區(qū)的耕作方式都采用集約化、規(guī)模化的方式，因此在進(jìn)行大面積的農(nóng)業(yè)操作過程中，對作業(yè)路線的把控至關(guān)重要。GPS系統(tǒng)可以通過提前對耕作路線進(jìn)行確定，在進(jìn)行具體耕作的過程中系統(tǒng)就會進(jìn)行引導(dǎo)，從而使耕作的路徑達(dá)到最佳。

（2）視覺導(dǎo)航。對于在汽車上安裝GPS系統(tǒng)而言，安裝視覺導(dǎo)航更加的直觀化，其可以將導(dǎo)航周圍的環(huán)境更加直觀顯示在屏幕上，這不僅使駕駛者的行車速度得到有效提升，同時行車的精準(zhǔn)度也得到有效提升。而在田間進(jìn)行大面積的耕作時，對于田間的規(guī)劃會非常整齊，通過視覺導(dǎo)航就可以對田間每一行的信息進(jìn)行搜集，從而提供精確的位置信息。這項技術(shù)經(jīng)過不斷的研究，不但的進(jìn)行創(chuàng)新，對于目標(biāo)作物的具體位置已經(jīng)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，但是對于農(nóng)作物所接受的光照等自然因素還不能進(jìn)行精確的控制，從而使視覺導(dǎo)航技術(shù)的完善以及推廣受到阻礙。因此，想要使視覺導(dǎo)航技術(shù)能夠進(jìn)行有效地推廣，就需要對圖像獲取以及自然因素的獲取盡心有效的研究與創(chuàng)新。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)

（1）跟蹤控制技術(shù)。所謂的跟蹤控制技術(shù)，跟蹤就是指定位，而控制就是指對跟蹤速度以及跟蹤方向的控制。農(nóng)田在進(jìn)行耕作時，機(jī)械的行進(jìn)速度要求都比較低，但是有時會對速度要求比較高，這就需要對機(jī)械車行進(jìn)的速度進(jìn)行嚴(yán)格地控制，避免速度變化過大對機(jī)械的其他方面產(chǎn)生影響。農(nóng)業(yè)機(jī)械車在田間進(jìn)行行駛耕作的時候，導(dǎo)航控制器會對機(jī)械車中的狀況進(jìn)行反饋，并將反饋的信息與原先規(guī)劃的信息進(jìn)行對比，如果發(fā)現(xiàn)行駛的路線出現(xiàn)偏差，就會及時地進(jìn)行調(diào)整，從而有效避免車輛走規(guī)劃外的路線。跟蹤控制技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航，最重要的影響因素就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及模糊控制，通過這兩個控制技術(shù)的應(yīng)用，在進(jìn)行導(dǎo)航的時候就不需要進(jìn)行精確的模型試驗，直接通過人的職能行為進(jìn)行模擬即可，從而使帶有不確定性問題得以有效解決。將跟蹤控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械車上，系統(tǒng)中含有自學(xué)功能，其對環(huán)境的適應(yīng)能力極強(qiáng)，并可以對導(dǎo)航現(xiàn)場進(jìn)行處理。

（2）環(huán)境感知技術(shù)。所謂的環(huán)境感知技術(shù)，主要是通過傳感器的利用，對周圍的環(huán)境信息進(jìn)行搜集，并對周圍信息進(jìn)行分析和處理以后，將有效的信息進(jìn)行保留，并創(chuàng)建環(huán)境模型。農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中，最重要的就是對環(huán)境感知問題進(jìn)行解決，只有農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)能夠準(zhǔn)確的感知到周圍環(huán)境的變化，農(nóng)業(yè)機(jī)械的操作者才能夠進(jìn)行正確的決策。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，使傳感器的類型也逐漸增多，質(zhì)量也逐漸增高，同時，對傳感器對信息進(jìn)行處理的方法也逐漸提高，從而使農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)對環(huán)境進(jìn)行感知的能力也有所提高。將環(huán)境感知技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航的過程中，例如，設(shè)計一種除草機(jī)，其感知系統(tǒng)就能夠?qū)﹄s草進(jìn)行識別，然后反饋給除草機(jī)，這樣除草機(jī)就可以準(zhǔn)確地對雜草進(jìn)行清除。

（3）地圖構(gòu)建技術(shù)。地圖構(gòu)建技術(shù)是一項極其重要的技術(shù)，不論是進(jìn)行環(huán)境導(dǎo)航還是進(jìn)行視覺導(dǎo)航，都需要對周圍的環(huán)境或者土壤類型進(jìn)行構(gòu)建地圖，一般就是通過傳感器對所需的信息進(jìn)行搜集，并利用處理后的信息進(jìn)行繪制地圖。對構(gòu)建的地圖能夠呈現(xiàn)出的方式有許多種，例如，幾何地圖、三維坐標(biāo)地圖等，都可以對周圍的環(huán)境信息進(jìn)行表示。在構(gòu)建地圖的時候，柵格地圖也比較常用，但是僅用于對局部地域進(jìn)行導(dǎo)航中，主要是因為柵格地圖在進(jìn)行感知的時候需要進(jìn)行大量的計算，因此在進(jìn)行定位的時候很少使用。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航的發(fā)展展望

我國是人口大國，但是對于土地的分配卻極少，因此對糧食產(chǎn)量以及質(zhì)量的提高至關(guān)重要。雖然我國農(nóng)業(yè)已經(jīng)步入機(jī)械化，而且耕種效率得到明顯提高，但是依舊面臨著新的挑戰(zhàn)，就是進(jìn)行機(jī)械智能化改革，對機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行不斷推廣，并積極應(yīng)用于農(nóng)業(yè)作業(yè)當(dāng)中。

在對導(dǎo)航方式進(jìn)行選擇的時候，需要根據(jù)農(nóng)業(yè)環(huán)境的特征進(jìn)行選擇。例如，GPS的精確度比較高，就可以用在較為開闊的田間；而對于樹冠比較密集的地方，GPS的信號容易被遮擋，就需要選擇視覺導(dǎo)航以及其他相關(guān)的導(dǎo)航方法。除此之外，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航技術(shù)想要進(jìn)一步發(fā)展，就需要對傳感器進(jìn)行融合，從而使導(dǎo)航系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性、針對性。同時，通過對我國農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用的機(jī)械的特點進(jìn)行分析研究，從而研發(fā)出配套的導(dǎo)航技術(shù)，使相關(guān)成本得以降低。

4 結(jié)語

綜上所述，將自動導(dǎo)航技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，不僅是農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行發(fā)展與升級的需要，同時也是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中必經(jīng)的途徑。在具體的農(nóng)業(yè)作業(yè)過程中，通過對導(dǎo)航系統(tǒng)的利用，可以有效實現(xiàn)對田間作物進(jìn)行定位，通過車輛上的導(dǎo)航提示，使田間勞作的效率得到了有效提升。雖然我國對于農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果，但是與發(fā)達(dá)國家相比，仍舊存在欠缺，所以還需要進(jìn)一步地深入研究，通過不斷地創(chuàng)新，從而使農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化技術(shù)取得更大的突破。

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李?；荩?964-），男，吉林白城人，工程師，主要研究方向：農(nóng)牧機(jī)械。