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        探究衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

        2017-04-12 19:00:13何佳俊
        魅力中國 2016年47期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用優(yōu)勢高新技術(shù)

        何佳俊

        摘要:隨著我國高新技術(shù)的應(yīng)用和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展,以及各種現(xiàn)代化應(yīng)用機(jī)器的高要求,衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)的發(fā)展給這些行業(yè)的發(fā)展帶來了非常大的幫助,不僅促進(jìn)了各種高新技術(shù)的推廣應(yīng)用與發(fā)展,提高生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量,而且?guī)砹己玫慕?jīng)濟(jì)效益,已經(jīng)成為現(xiàn)代許多技術(shù)行業(yè)的不可缺少的一個重要的組成部分。本文通過理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,針對不同的行業(yè),不同的要求等因素,分析衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

        關(guān)鍵詞:衛(wèi)星導(dǎo)航;自動駕駛技術(shù);高新技術(shù);應(yīng)用優(yōu)勢

        一、衛(wèi)星導(dǎo)航和自動駕駛導(dǎo)航技術(shù)

        衛(wèi)星是指圍繞行星運(yùn)動的天體,它本身不發(fā)光。太陽系除水星、金星尚未發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星外,其他行星已發(fā)現(xiàn)有衛(wèi)星。但是此處的衛(wèi)星主要是從地球通過人工形式發(fā)射的電子衛(wèi)星,其功能可以是通訊、軍事、氣象等。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱作是“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”。主要采用最新GPS技術(shù)在導(dǎo)航通訊領(lǐng)域的最新應(yīng)用系統(tǒng)。GPS概念的提出已有三十年,但被實(shí)際應(yīng)用到工作中的時(shí)間僅有十多年,當(dāng)前民用版的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航在全球范圍內(nèi)開始被大量使用,當(dāng)前大約有百種應(yīng)用類型GPS。

        自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)是按一定技術(shù)要求自動控制裝置的一種新型技術(shù)。目前這個技術(shù)的使用非常廣泛,比如,在有人駕駛飛機(jī)上使用,是為了減輕駕駛員的負(fù)擔(dān),使飛機(jī)自動地按一定姿態(tài)、航向、高度和馬赫數(shù)飛行。在導(dǎo)彈上,起穩(wěn)定導(dǎo)彈姿態(tài)的作用,故稱導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)。它與導(dǎo)彈上或地面的導(dǎo)引裝置交聯(lián)組成導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和控制功能。由基準(zhǔn)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(gòu)成。基準(zhǔn)站能夠接收定位衛(wèi)星信號,通過計(jì)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(luò)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(jī)頂棚上,同樣接收定位衛(wèi)星信號,定位出機(jī)械當(dāng)前位置、速度等信息,并接收基準(zhǔn)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(dǎo)航系統(tǒng)的控制中樞。該組件能夠人工設(shè)定并規(guī)劃拖拉機(jī)行進(jìn)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(jìn)行反算,然后計(jì)算出合理轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向,最終實(shí)現(xiàn)自動控制。自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)將衛(wèi)星定位、決策支持以及自動控制有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合(基準(zhǔn)站和車載衛(wèi)星定位組件結(jié)合),實(shí)時(shí)高精度定位出車輛當(dāng)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(dāng)前位置與規(guī)劃路線的偏差并控制自動控制組件,進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)向調(diào)整,最終實(shí)現(xiàn)自動控制,完成既定的工作目標(biāo)。

        二、衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)在車輛駕駛上的應(yīng)用優(yōu)勢

        基準(zhǔn)站、車載衛(wèi)星定位組件(GPS流動站)、決策支持組件以及自動控制組件等四個部分組成車輛自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)。定位衛(wèi)星信號發(fā)送到基準(zhǔn)站,然后借助計(jì)算確定信號中存在的誤差,然后按照誤差對參數(shù)進(jìn)行修正。然后借助網(wǎng)絡(luò)或者電臺等多種通訊渠道發(fā)送改正后的參數(shù),從而提高車載衛(wèi)星定位組件的精度?;鶞?zhǔn)站能夠接收定位衛(wèi)星信號,通過計(jì)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(luò)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。該組件安裝在車輛匯總可以接收衛(wèi)星信號,從而確定當(dāng)前設(shè)備的位置、速度等信息,自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)的控制中樞是決策支持組件,通過此可以人工設(shè)定規(guī)劃車輛路線,根據(jù)速度等信息,對規(guī)劃路線進(jìn)行反算,進(jìn)而確定最合理的轉(zhuǎn)向方式,然后發(fā)送指令至自動控制組件,自動控制組件屬于最終控制車輛轉(zhuǎn)向的組件,自動控制系統(tǒng)借助決策接受組件發(fā)出指令控制車輛轉(zhuǎn)向,最終達(dá)到車輛自動控制的目的。

        三、衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)在航海上的應(yīng)用優(yōu)勢

        現(xiàn)在的航海已經(jīng)十分依賴GPS。無論是大洋航行、船舶轉(zhuǎn)向,還是記中午船位、推算船位、對時(shí)、撥鐘,甚至拋錨都使用GPS。以至于出現(xiàn)GPS壞了,船長開不了船的情況??梢姡珿PS在船舶航海中的重要性。

        (一)圓航法的應(yīng)用。

        在應(yīng)用大圓航法的前提下,部分航線可以節(jié)約數(shù)天時(shí)間。例如從中國駛往美國西海岸航線。在GPS出現(xiàn)之前,船舶很難按照理論完成高緯度的大圓航行。因?yàn)榇髨A航法有幾十個甚至幾百個轉(zhuǎn)向點(diǎn),每一個轉(zhuǎn)向點(diǎn)都需要測出一個準(zhǔn)確的船位來確定轉(zhuǎn)向,這在前GPS時(shí)代是非常困難的,也是非常繁瑣的。大圓航線無法精確地走完,一般情況是大圓航線變成了幾邊形的航線。GPS的出現(xiàn)解決了這一問題,船只可以實(shí)現(xiàn)多次轉(zhuǎn)向。

        (二)船舶轉(zhuǎn)向的應(yīng)用。

        船舶轉(zhuǎn)向必須確定準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向點(diǎn),否則很容易偏航,甚至擱淺。例如,某遠(yuǎn)洋公司新會輪就因提前轉(zhuǎn)向在西沙暗礁擱淺。但是,在大風(fēng)浪以及惡劣天氣中,在茫茫大洋上要測出一個準(zhǔn)確船位那也不是一件易事。為了確保船位,船長、大副、二副、三副凌晨起床守候日出較為常見。GPS的應(yīng)用完美的解決了全天候的實(shí)時(shí)船位確定問題。因此,現(xiàn)在的船舶出現(xiàn)了六分儀,導(dǎo)致新上船的年輕水手完全不懂測天等方法。

        (三)推算船位的應(yīng)用。

        現(xiàn)在的航行船舶每小時(shí)自動記錄一個GPS船位,因?yàn)镚PS普及范圍廣,所以甚至部分船只有多臺GPS,此外,C站帶有GPS功能,AIS也帶有GPS接收,許多航海者也都是擁有自己的手提GPS。

        四、衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用優(yōu)勢

        我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)事關(guān)國計(jì)民生和國家安全,在國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向大農(nóng)業(yè)和機(jī)械化道路發(fā)展。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)將發(fā)揮重要作用,特別是在平原進(jìn)行大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)的地區(qū)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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(zhǔn)度,減少農(nóng)作物生產(chǎn)投入成本,提高農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量,降低成本,增加經(jīng)濟(jì)效益,避免作業(yè)過程中產(chǎn)生銜接行的“重漏”。

        (一)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的主要特點(diǎn)如下:

        1.適用各種拖拉機(jī)車型,方向盤驅(qū)動,安裝、拆卸方便。包括收獲機(jī)等均可采用此套系統(tǒng)進(jìn)行控制,從而提高GPS的應(yīng)用率,大大減少成本。

        2.先進(jìn)的衛(wèi)星接收機(jī),在惡劣環(huán)境下也能接收到衛(wèi)星,從而保證實(shí)時(shí)定位的精度。

        3.采用衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù),能夠連續(xù)作業(yè),加快播種、施肥、收獲等作業(yè)的進(jìn)度。

        (二)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用效果。

        用該技術(shù)對甜菜、玉米、水稻和棉花等作物進(jìn)行播種,大幅度提高了作業(yè)時(shí)交接行的精準(zhǔn)度,避免作業(yè)時(shí)產(chǎn)生交接行的“重漏”,1000m播行垂直誤差不超過2.5cm,接茬準(zhǔn)確率達(dá)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ);同時(shí)還延長了作業(yè)時(shí)間,搶抓了農(nóng)時(shí),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(lǐng)導(dǎo)和農(nóng)民朋友的好評,收到了非常好的效果。

        (三)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用取得的經(jīng)濟(jì)效益。

        使用GPS導(dǎo)航自動駕駛技術(shù),大幅度提高了作業(yè)時(shí)交接行的精準(zhǔn)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(jī),采用自動導(dǎo)航機(jī)械化作業(yè)技術(shù),667㎡株數(shù)在去年的基礎(chǔ)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1400平方公里核心區(qū)用GPS導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)可增加土地面積24hm2,提高土地產(chǎn)出率。 采用全球定位技術(shù),能夠24h連續(xù)作業(yè)。結(jié)合本地實(shí)際,使用自動導(dǎo)航播種比常規(guī)播種每天多作業(yè)2.7hm2,加快了播種進(jìn)度,縮短了播種期,減少了雇用技術(shù)人員的費(fèi)用,降低了成本。

        五、總結(jié)

        GPS導(dǎo)航系統(tǒng)無論是軍事還是民用方面都得到了非常廣泛地應(yīng)用,也正是因?yàn)镚PS技術(shù)的應(yīng)用,所以越來越多的設(shè)備都能夠?qū)崿F(xiàn)自動駕駛目標(biāo)。當(dāng)前,除了GPS導(dǎo)航系統(tǒng)之外,較之能力更強(qiáng)的我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也已經(jīng)逐漸開始被廣泛應(yīng)用,相信在不久的未來,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)會越來越精確,自動駕駛的安全和準(zhǔn)確程度也將會得到顯著地提高,屆時(shí)所有設(shè)備都能夠自動駕駛將不再是夢想。

        參考文獻(xiàn):

        [1]馬衛(wèi)星.試論農(nóng)機(jī)作業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用[J].農(nóng)民致富之友.2016(12)。

        [2]王藝帆.自動駕駛汽車感知系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述.汽車電器.2016(12)。

        [3]吉輝麗.農(nóng)機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛作業(yè)精度評估方法的研究.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué).2016(12)。

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