吳碧才

摘 要：自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)是我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的一項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過(guò)大量的農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)踐證明該技術(shù)在耕作、播種、施肥等眾多環(huán)節(jié)都收到良好的應(yīng)用效果。在我國(guó)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機(jī)械逐漸向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，其中自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全具有很好的保障作用，并且在一定程度上降低了機(jī)械操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。基于此，本文試對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，進(jìn)而探討農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的要點(diǎn)，旨在促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)；研究

隨著我國(guó)人口數(shù)量的增加，我國(guó)的糧食需求量逐漸增加，這為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求，在這種情況下，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)來(lái)是成為重點(diǎn)研究對(duì)象。其中農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械操作的穩(wěn)定性和安全性都具有很大的保障作用，在實(shí)踐應(yīng)用中獲得了良好的效果。由此看來(lái)，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，尤其是針對(duì)大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)的平原區(qū)域，更應(yīng)該重視起農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的推廣和應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)更好更快地發(fā)展。

一、農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化導(dǎo)航的發(fā)展

農(nóng)業(yè)機(jī)械化自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)經(jīng)歷了對(duì)農(nóng)田觸桿的導(dǎo)航、引線電纜的導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航和無(wú)線電導(dǎo)航以及激光導(dǎo)航等多種的導(dǎo)航的方式的不斷改進(jìn)和發(fā)展。地磁導(dǎo)航主要是對(duì)地磁場(chǎng)的矢量性進(jìn)行合理的利用，即利用地球較近地點(diǎn)的地磁矢量不同于其他地點(diǎn)的地磁矢量的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。引線電纜導(dǎo)航的技術(shù)主要是通過(guò)在行駛的路線下埋設(shè)電纜或者磁釘，從而為導(dǎo)航車(chē)輛提供導(dǎo)航信息，其主要的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)Ω鞣N路面的環(huán)境進(jìn)行很好地適應(yīng)，在多種天氣情況下都可以對(duì)導(dǎo)航信息進(jìn)行穩(wěn)定地提供。但是探測(cè)范圍較小，并且還需要對(duì)導(dǎo)航的道路設(shè)施做比較大的變動(dòng)。激光導(dǎo)航主要是利用激光發(fā)射器發(fā)射的激光束照射目標(biāo)，并且在車(chē)上安裝激光接收裝置，對(duì)激光的信號(hào)進(jìn)行接收，然后對(duì)車(chē)輛偏離照射或者反射激光束的程度進(jìn)行精密計(jì)算，從而對(duì)車(chē)輛行進(jìn)的方向進(jìn)行不斷地調(diào)整，完成導(dǎo)航，主要的缺點(diǎn)就是受天氣條件的影響比較大，不能進(jìn)行全天的工作。

二、自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)機(jī)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.降低機(jī)械操作人員你的勞動(dòng)強(qiáng)度

將自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械操作中能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械對(duì)農(nóng)業(yè)身生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)規(guī)范化操作，對(duì)于操作人員的注意力和精力要求都有很大程度上的降低。機(jī)械自動(dòng)實(shí)現(xiàn)播種、噴藥、收割等，減輕了大規(guī)模農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)對(duì)機(jī)械操作人員造成的壓力，提升了田間作業(yè)的質(zhì)量。

2.最大限度減少操作對(duì)收獲量造成的減損

自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)播種和收割操作，很好地避免了以往的人工機(jī)械化操作中因?yàn)椴僮魇д`造成的機(jī)械化作物收割損失。例如在甜菜收割中無(wú)法實(shí)現(xiàn)采收，導(dǎo)致甜菜質(zhì)量受損；在播種玉米的過(guò)程中，機(jī)械去雄率不高等。

三、農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化導(dǎo)航技術(shù)的要點(diǎn)

1.導(dǎo)航感知系統(tǒng)

（1）機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)以及工業(yè)攝像機(jī)來(lái)模擬人類(lèi)視覺(jué)功能準(zhǔn)確的判斷路線，并有效規(guī)避周?chē)系K物的影響。機(jī)器視覺(jué)控制技術(shù)的靈活性比較強(qiáng)，能夠全面的采集各種農(nóng)業(yè)信息，且運(yùn)作成本比較低。在復(fù)雜多變的農(nóng)田作業(yè)環(huán)境中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以通過(guò)采集周?chē)h(huán)境信息并對(duì)周?chē)沫h(huán)境狀況進(jìn)行分析，并制定出準(zhǔn)確的車(chē)輛跟蹤路線，為車(chē)輛規(guī)范運(yùn)行提供重要依據(jù)。

（2）GPS 定位技術(shù)。GPS 定位技術(shù)充分結(jié)合了衛(wèi)星技術(shù)以及通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)， 利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距作業(yè)。GPS 定位技術(shù)具有全天候（不受任何天氣影響）、全球覆蓋、方便快捷、高效等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效性目標(biāo)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2.控制決策系統(tǒng)

（1） PID 控制技術(shù)。PID 控制技術(shù)起步較早，與其他控制技術(shù)相比其發(fā)展相對(duì)比較成熟，具有靈活便捷的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)以及工業(yè)生產(chǎn)中。 PID 控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用過(guò)程中，只需要設(shè)定 Kp、Ti 和 Td 這三個(gè)參數(shù)即可，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)負(fù)載發(fā)生變化， 可以對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行重新整定，直到達(dá)到滿意的控制效果。

（2）模糊控制技術(shù)。模糊控制技術(shù)主要是利用模糊數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的控制規(guī)則來(lái)操縱導(dǎo)航控制系統(tǒng)運(yùn)行。模糊控制技術(shù)可以采集全面的數(shù)據(jù)信息，為導(dǎo)航控制系統(tǒng)運(yùn)行提供重要的依據(jù)。模糊控制技術(shù)與 PID 控制技術(shù)相比，具有適用范圍廣、對(duì)時(shí)變負(fù)載具有一定的魯棒性的特點(diǎn)。導(dǎo)航車(chē)輛如果在行駛過(guò)程中其行駛路徑與預(yù)定義的路徑存在一定的偏差，那么這些偏差信號(hào)就會(huì)通過(guò)模糊控制技術(shù)錄入到導(dǎo)航系統(tǒng)中，模糊控制模塊根據(jù)規(guī)則對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行判斷，并輸出正確的路徑信號(hào)，指導(dǎo)導(dǎo)航車(chē)輛正確行駛。

（3）車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊、液壓控制閥組系統(tǒng)模塊等對(duì)車(chē)輛進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。將電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)安裝在導(dǎo)航車(chē)輛的方向盤(pán)上，然后利用計(jì)算機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及方向切換裝置對(duì)車(chē)輛方向進(jìn)行調(diào)節(jié)?？刂茮Q策系統(tǒng)將控制指令通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在接收指令后與直流電機(jī)共同配合按照指令規(guī)定調(diào)整車(chē)輛轉(zhuǎn)速與方向，使導(dǎo)航車(chē)輛能夠按照預(yù)定義的路徑行駛。

四、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)被商業(yè)化應(yīng)用，大大提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。但是農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)仍然存在不足，相關(guān)人員在實(shí)際操作中應(yīng)不斷進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)會(huì)得到進(jìn)一步的提升和完善。

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