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        農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析

        2018-11-10 09:45:44王林
        農(nóng)家科技下旬刊 2018年9期
        關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)械設(shè)備機(jī)械

        王林

        東臺(tái)市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站 吳劍銘 蘇宇翔 夏 冰

        摘 要:現(xiàn)如今,農(nóng)業(yè)機(jī)械逐漸趨向先進(jìn)技術(shù),融入導(dǎo)航技術(shù)并應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了耕種作業(yè)、除草、施肥、收割一體化。因此,農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,通過(guò)傳感器技術(shù)檢測(cè)周圍土壤狀態(tài)并搜集數(shù)據(jù)信息獲得機(jī)械位置狀態(tài)。隨后,得到出行進(jìn)路徑進(jìn)行導(dǎo)航控制。對(duì)此,筆者結(jié)合實(shí)踐研究,就農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

        關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù);發(fā)展分析

        伴隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展與物質(zhì)水平的提高,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作也提出了嚴(yán)格要求,強(qiáng)調(diào)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用與生產(chǎn)水平的提高。農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)就是基于先進(jìn)技術(shù)下的產(chǎn)物,導(dǎo)航技術(shù)能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)需求,技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求選擇導(dǎo)航技術(shù),有著較大應(yīng)用前景,值得進(jìn)一步推廣運(yùn)用。

        一、農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)種類研究

        1.衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

        衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)指的是通過(guò)導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行目標(biāo)對(duì)象位置確定,GPS、北斗星導(dǎo)航都是衛(wèi)星導(dǎo)航。其中,GPS定位在農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)中應(yīng)用較多,其作用為:節(jié)約成本投入、提升耕作效率、病蟲害整治,確定病害位置,避免化學(xué)制劑影響。此外,在無(wú)人拖拉機(jī)的應(yīng)用中節(jié)約了一部分人力資源,偏差約在3cm以內(nèi)。伴隨著地球衛(wèi)星裝備的研究,GPS精準(zhǔn)度和傳感速度有了一定提高,將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中解決了導(dǎo)航的問(wèn)題。

        2.視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)

        該種技術(shù)源于國(guó)外,強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用在農(nóng)作物耕作上的適用性。相對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航有著低價(jià)、應(yīng)用效果強(qiáng)的特點(diǎn)。通過(guò)比較實(shí)驗(yàn),同一農(nóng)作物種植中,利用傳感器的視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)精準(zhǔn)性更強(qiáng)、控制力更高。

        3.機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)

        種植過(guò)程中應(yīng)用機(jī)械式導(dǎo)航技術(shù)有助于農(nóng)場(chǎng)耕種機(jī)械設(shè)備引導(dǎo)。在目標(biāo)對(duì)象操作控制方面有著重要作用,屬于機(jī)械導(dǎo)航中的傳感型接收設(shè)備,適合應(yīng)用在果樹、農(nóng)林等環(huán)境下?,F(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)在機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)研究方面取得了一定成果,在機(jī)械設(shè)備在紅安裝導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)、耕作、收割,有效提升了種植精準(zhǔn)性與控制效果。

        二、農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用分析

        第一,環(huán)境感知。該項(xiàng)技術(shù)的作為機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)系統(tǒng)重要組成部分,導(dǎo)航系統(tǒng)在進(jìn)行周圍環(huán)境觀測(cè)過(guò)程中能夠獲得具體環(huán)境狀態(tài),通過(guò)環(huán)境信息的進(jìn)行四周環(huán)境處理。環(huán)境感知力越強(qiáng)越有利于機(jī)械運(yùn)行效率提高。伴隨著電子信息工程的快速發(fā)展,機(jī)器人對(duì)外部環(huán)境感知逐漸提高至納米級(jí)。所以,適合的傳感器、接收器、處理器逐漸趨于穩(wěn)定。第二,控制機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)。伴隨著機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的運(yùn)用,怎樣提高控制技術(shù)也得到了重視,機(jī)械導(dǎo)航控制可以劃分為橫向與縱向控制。其中,縱向控制指的是導(dǎo)航速度管理,橫向控制則是設(shè)備專項(xiàng)控制,機(jī)械導(dǎo)航運(yùn)行時(shí)不會(huì)有過(guò)高速度,其關(guān)鍵在于機(jī)械導(dǎo)航控制器設(shè)計(jì)?,F(xiàn)階段,農(nóng)業(yè)機(jī)械在我國(guó)導(dǎo)航飛行方面可以分為GPS、RS、GIS系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制,這對(duì)線性驅(qū)動(dòng)偏差控制具有幫助作用,保證農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化轉(zhuǎn)向的順利運(yùn)行。第三,地圖構(gòu)建技術(shù)。地圖技術(shù)中,地圖創(chuàng)建作為主要內(nèi)容,是經(jīng)過(guò)機(jī)器人傳感器得到空間模型,經(jīng)過(guò)視覺(jué)傳感、激光技術(shù)、聲納進(jìn)行信息處理,建立環(huán)境地圖模型?,F(xiàn)階段,農(nóng)業(yè)機(jī)械具有激光雷達(dá)、紅外線、信息系統(tǒng)的不同環(huán)境全過(guò)程信息搜集。通過(guò)既定的數(shù)學(xué)模型模擬外部環(huán)境制作信息地圖,使機(jī)械設(shè)備能夠選擇適合的導(dǎo)航模式。精準(zhǔn)的模擬圖完成路徑導(dǎo)航自動(dòng)化,確保地圖精準(zhǔn)性有助于生產(chǎn)水平與質(zhì)量提高,地圖創(chuàng)建時(shí)還應(yīng)立足于柵格、幾何、拓?fù)涞貓D等多方面,選擇適合的方法應(yīng)用。例如:應(yīng)用單位地圖使機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航與避障前行,根據(jù)二維柵格地圖與GIS數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)遮擋物并判斷。

        三、農(nóng)業(yè)導(dǎo)航技術(shù)未來(lái)發(fā)展

        首先,GNSS導(dǎo)航技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)原理為對(duì)微型飛行棋具體位置距離推算,距離一般為無(wú)限電信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間檢測(cè)。搜集接收機(jī)有關(guān)信息,相對(duì)位置由相同組微型觀測(cè)獲得接收天線位置,至少要用到2個(gè)以上接收器。GMSS測(cè)量偏差集中于傳播路徑、衛(wèi)星與接收機(jī)的偏差。同時(shí),GNSS還能夠定位農(nóng)業(yè)機(jī)械位置,保證測(cè)量精準(zhǔn)性,將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中有助于確定機(jī)械相應(yīng)位置與精準(zhǔn)性。其次,遮擋物探測(cè)。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)種植多數(shù)在寬敞空地中,遮擋物較少。所以,在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)上基本無(wú)需過(guò)多考慮遮擋物。但需要操作人員做好緊急狀況應(yīng)對(duì),例如:電桿、樹木、其他設(shè)備等,設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能避開桿塔、樹木等障礙物,只是會(huì)提高路徑設(shè)計(jì)困難性。在人以及其他農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)田中只要實(shí)時(shí)控制,通過(guò)有效方案遮擋障礙物。遮擋物檢驗(yàn)與規(guī)避也是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航系統(tǒng)重要研究課題。再次,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。結(jié)合電子標(biāo)簽與電氣編碼建立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在溫度控制、氣象監(jiān)測(cè)、產(chǎn)品安全性監(jiān)測(cè)中,效果顯著。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠解決不同問(wèn)題,第一,將獨(dú)立自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)功能構(gòu)件連接在一起。第二,通過(guò)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)共享。第三,機(jī)械和遠(yuǎn)程控制的連接?,F(xiàn)階段,車載物聯(lián)網(wǎng)多為ISO11789協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械總線通訊技術(shù),農(nóng)機(jī)群與遠(yuǎn)程信息融合沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)。

        四、結(jié)語(yǔ)

        綜合分析,目前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用尚存在一些不足,有待進(jìn)一步優(yōu)化。在今后農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用中,有待進(jìn)一步加大研究與優(yōu)化,結(jié)合實(shí)際狀態(tài)采用適合的農(nóng)業(yè)機(jī)械。同時(shí),借助先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植,推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向信息技術(shù)化。

        參考文獻(xiàn):

        [1]羅錫文,廖娟,鄒湘軍,張智剛,周志艷,臧英,胡煉.信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2016(20).

        [2]劉進(jìn)一,杜岳峰,張碩,朱忠祥,毛恩榮,陳雨.基于GNSS/MIMU/DR的農(nóng)業(yè)機(jī)械組合導(dǎo)航定位方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2016(S1).

        [3]孟慶寬,張漫,楊耿煌,仇瑞承,項(xiàng)明.自然光照下基于粒子群算法的農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航路徑識(shí)別[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2016(06).

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