李福惠

（白城市农牧机械化研究院，吉林 白城 137000）

农业机械自动导航技术研究进展

李福惠

（白城市农牧机械化研究院，吉林 白城 137000）

农业机械自动导航对农业技术体系具有重要的作用，其广泛应用于耕作、播种、收获等农业生产过程中。农业机械自动导航技术在农业现代化进程中具有重要的影响，不仅能够使农业的发展速度得到提高，同时还是对传统耕作模式的一种改变，使农业技术与现代科学技术实现了有机结合。文章主要对农业机械自动导航技术的方式进行研究分析，并对农业机械自动导航技术在未来的发展提出展望。

农业机械化；自动导航技术；进展

随着社会经济的迅速发展，科学技术相关的研究成果已经应用于我国的各个领域，不仅使农业的生产效率以及作业质量得到有效的提高，同时也有利于我国对新农村建设步伐的推进。农业机械化进程的加快，不仅使农业传统的耕作方式发生了改变，而且将信息技术也逐渐融入到农业生产中。例如将导航定位系统与农业相结合，这就使农业机械化水平进一步提高，而且还降低了农民对机械的使用难度，从而使农业发展更加高效。机械自动导航技术，在农业具体生产过程中得到了广泛的应用，在实际的操作过程中使作业遗漏以及重复作业的情况得到了有效制止。总之，在对农业机械自动导航技术不断推广的过程中，还应该对其不断地进行研究与创新，从而使其能够在农业作业中得以长久的发展。

1 农业机械自动导航中常用的方式

（1）GPS定位系统。GPS作为全球定位系统，其具有三维定位和导航的功能，并具有全天候、全方位、高精度的定位特点，不论是在陆路还是航空等领域，都得到了广泛的应用，并对地球上信息化水平的提高具有重要的贡献。GPS定位系统主要由空间部分、地面控制系统以及用户设备三部分组成，具体工作原理就是按照卫星给出的位置来对接收机的位置进行确定。在农业机械上对GPS系统进行使用，不仅使田间耕作的路径得到优化以及耕作的速度加快，同时还使农业劳作的效率得到有效提高。

GPS定位系统在农业劳作中可以用于各种操作，例如，对农田的土质进行检测以及对农田的施肥量进行改变，当农业机械在田间进行走动时，GPS系统就可以根据不同位置所采集到的土壤进行质量的检测。GPS系统在对土壤肥率进行检测时，一般会与GIS系统进行结合使用，通过对土壤精确位置的记录，从而对不同区域的土壤质量进行绘制，并利用绘制的土壤质量分布图，进行针对性的变量施肥。目前，我国大部分农村地区的耕作方式都采用集约化、规模化的方式，因此在进行大面积的农业操作过程中，对作业路线的把控至关重要。GPS系统可以通过提前对耕作路线进行确定，在进行具体耕作的过程中系统就会进行引导，从而使耕作的路径达到最佳。

（2）视觉导航。对于在汽车上安装GPS系统而言，安装视觉导航更加的直观化，其可以将导航周围的环境更加直观显示在屏幕上，这不仅使驾驶者的行车速度得到有效提升，同时行车的精准度也得到有效提升。而在田间进行大面积的耕作时，对于田间的规划会非常整齐，通过视觉导航就可以对田间每一行的信息进行搜集，从而提供精确的位置信息。这项技术经过不断的研究，不但的进行创新，对于目标作物的具体位置已经能够进行准确的定位，但是对于农作物所接受的光照等自然因素还不能进行精确的控制，从而使视觉导航技术的完善以及推广受到阻碍。因此，想要使视觉导航技术能够进行有效地推广，就需要对图像获取以及自然因素的获取尽心有效的研究与创新。

2 农业机械自动导航关键技术

（1）跟踪控制技术。所谓的跟踪控制技术，跟踪就是指定位，而控制就是指对跟踪速度以及跟踪方向的控制。农田在进行耕作时，机械的行进速度要求都比较低，但是有时会对速度要求比较高，这就需要对机械车行进的速度进行严格地控制，避免速度变化过大对机械的其他方面产生影响。农业机械车在田间进行行驶耕作的时候，导航控制器会对机械车中的状况进行反馈，并将反馈的信息与原先规划的信息进行对比，如果发现行驶的路线出现偏差，就会及时地进行调整，从而有效避免车辆走规划外的路线。跟踪控制技术进行导航，最重要的影响因素就是神经网络控制以及模糊控制，通过这两个控制技术的应用，在进行导航的时候就不需要进行精确的模型试验，直接通过人的职能行为进行模拟即可，从而使带有不确定性问题得以有效解决。将跟踪控制技术应用于农业机械车上，系统中含有自学功能，其对环境的适应能力极强，并可以对导航现场进行处理。

（2）环境感知技术。所谓的环境感知技术，主要是通过传感器的利用，对周围的环境信息进行搜集，并对周围信息进行分析和处理以后，将有效的信息进行保留，并创建环境模型。农业机械自主导航技术在不断的发展过程中，最重要的就是对环境感知问题进行解决，只有农机导航技术能够准确的感知到周围环境的变化，农业机械的操作者才能够进行正确的决策。随着科学技术的不断发展，网络技术的普及，使传感器的类型也逐渐增多，质量也逐渐增高，同时，对传感器对信息进行处理的方法也逐渐提高，从而使农业机械自动导航技术对环境进行感知的能力也有所提高。将环境感知技术应用到农业机械导航的过程中，例如，设计一种除草机，其感知系统就能够对杂草进行识别，然后反馈给除草机，这样除草机就可以准确地对杂草进行清除。

（3）地图构建技术。地图构建技术是一项极其重要的技术，不论是进行环境导航还是进行视觉导航，都需要对周围的环境或者土壤类型进行构建地图，一般就是通过传感器对所需的信息进行搜集，并利用处理后的信息进行绘制地图。对构建的地图能够呈现出的方式有许多种，例如，几何地图、三维坐标地图等，都可以对周围的环境信息进行表示。在构建地图的时候，栅格地图也比较常用，但是仅用于对局部地域进行导航中，主要是因为栅格地图在进行感知的时候需要进行大量的计算，因此在进行定位的时候很少使用。

3 农业机械自动导航的发展展望

我国是人口大国，但是对于土地的分配却极少，因此对粮食产量以及质量的提高至关重要。虽然我国农业已经步入机械化，而且耕种效率得到明显提高，但是依旧面临着新的挑战，就是进行机械智能化改革，对机械自动导航技术进行不断推广，并积极应用于农业作业当中。

在对导航方式进行选择的时候，需要根据农业环境的特征进行选择。例如，GPS的精确度比较高，就可以用在较为开阔的田间；而对于树冠比较密集的地方，GPS的信号容易被遮挡，就需要选择视觉导航以及其他相关的导航方法。除此之外，农业机械自动导航技术想要进一步发展，就需要对传感器进行融合，从而使导航系统更具有稳定性、针对性。同时，通过对我国农业机械导航技术应用的机械的特点进行分析研究，从而研发出配套的导航技术，使相关成本得以降低。

4 结语

综上所述，将自动导航技术与农业机械进行有机结合，不仅是农业机械进行发展与升级的需要，同时也是农业现代化进程中必经的途径。在具体的农业作业过程中，通过对导航系统的利用，可以有效实现对田间作物进行定位，通过车辆上的导航提示，使田间劳作的效率得到了有效提升。虽然我国对于农业机械现代化的相关技术已经取得了一定的成果，但是与发达国家相比，仍旧存在欠缺，所以还需要进一步地深入研究，通过不断地创新，从而使农业机械现代化技术取得更大的突破。

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李福惠（1964-），男，吉林白城人，工程师，主要研究方向：农牧机械。