刘峥 魏志明 蒋新启 渠海鹏

摘 要 农业机械的在农业环境中的关键技术是自动导航技术，这种技术可以使农业生产更加精细、规模更加庞大。基于此，介绍了自动导航的关键技术，借鉴国内外有关方面的经验，就导航的功能进行了分析，然后分析了环境对机械导航的影响以及受控范围，并且在最后预测了该技术的发展趋势。

关键词 农业车辆；自动导航；智能控制

中图分类号：S220 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.14.092

随着科学技术的不断进步，农业生产在各个方面都取得了快速发展，对操作人员的要求也越来越高，由于人为失误造成的损失经常发生，导航技术既可以减轻人们的负担又可以提高精确度，从而可以有效提高工作质量和工作效率[1]。而农业机械需要做的就是适应周围的环境，能够做到自主地开展农业工作，要想做到这一点就需要不断完善导航系统，因此需要保证农业机械能够获取足够、有用的信息，并且能够很快地处理各方面的信息，然后制订合适的工作计划，完成需要完成的任务。

1 机械导航关键技术介绍

机械导航技术主要包括3个方面：1）感知系统，顾名思义，它是对农业机械的位置进行探测，最常见的一种方法是GPS定位；2）控制决策系统，它的主要作用是减少导航工作中的误差，主要通过PID控制方法进行控制，尽可能减小误差；3）车辆转向控制系统，它主要用来控制各轮的行驶路径，可以采用电机驱动控制的方法进行。

2 农业机械导航关键技术

2.1 环境感知技术

该技术所要具有的条件就是必须要实现机器人对环境、路径的自我控制，从而才能获取准确的信息，对有用的消息进行加工处理。机器人的工作能力在很大程度上会受环境感知能力强弱的影响[2]。随着时代的进步，传感器等各类方面的问题都得到了解决，并把它应用到了机器人上，提高了信息获取能力。近年来，有很多人对环境感知方面进行了研究，如安装视觉传感器、水平投影、连续采集两帧图像等都是最新研究出来的方法，这些方法在很大程度上减小了误差。在细小地区的工作中，农业机械通过激光来判断阻碍物，让其在复杂的环境中尽可能进行规划。这是一种先进的方法，可以很大程度上解决在定位和路径方面遇到的问题，但没有先进的技术是不行的，如果感知能力不是很强，那么系统就无法做出正确的选择，从而会影响工作质量。

2.2 导航控制技术

该技术主要体现在横向和纵向的控制上，车辆的转向就属于横向控制，它主要把重点放在了控制器的设计上，它的主要作用就是把车辆的位置以及要走的路径传送给控制器进而对路径进行合理规划。速度控制则属于纵向控制，一般在应用的时候速度不会很高，那么其变化也会很小，所以重点还是横向控制。到目前为止，智能控制、PID控制是为常见的。智能控制就是模拟人的行为，建立数学模型来解决问题；PID控制主要用在控制速度方面，选取效率最高的运行速度。

2.3 地图生成技术

从字面上看，生成即为构建，就是要营造机器人的工作环境，建立空间模型。它获取信息的方法有很多种，像激光、视觉传感器等都是将获取的内容加以处理后构建出的模型。地图也有很多种方式，比如栅格地图主要是对局部的地方进行定位，这类方法需要很大的计算量，所以运用的少；拓扑地图是将GPS信号和视觉信息进行融合，准确程度跟地图的好坏有关，地图的构建水平越高，导航系统的工作效率就越高。

3 农业机械导航的发展分析

农业装备中的关键技术就是导航技术，农业机械导航得到高度关注，成为主要研究对象。像其中的GPS导航就得到了广泛的应用，能够有效提高工作效率和作业质量，同样也能减轻工作人员的负担。但是，由于环境具有多变性，在不同的区域其工作准确度就不一样。比如，开阔的环境中的信号强度就要远远好于那些树冠交错的树林，由于信号的不同，技术的有效程度也远远不同。

任何事情都具有两面性，传感器也不例外，有的传感器会受噪声的干扰，会大大降低工作效率。虽然视觉传感器采集的信息很准确，但是会受光线的干扰，光照的变化都会影响传感器的正常工作，所以在对机械导航的研究中，要重点对这方面的問题进行改造，设计出更有优势的传感器，进而不断提高工作效率。目前，很多企业只注重导航方面的问题，在今后的研究中应注意各方面的协调问题。

4 导航技术的改进方法

1）完善导航系统的信息，保证有足够的信息资源。我国的农业发展相对比较落后，土地资源也很有限。我国农村地区的地形十分复杂，如果采用导航技术信号就会很弱，从而无法有效开展工作。所以，相关工作人员需要及时补充信息库，尽可能多地录入复杂地区的信息，从而才能在一定程度上提高工作质量。2）提高设备的性能。目前，我国的机械性能仍然存在很多问题，在使用过程中容易发生故障、发出噪音，同时还会产生强辐射，从而就会严重影响工作效率。由于红外线会受温度影响，视觉导航也会受到严重影响。因此，要想提高准确度，避免发生各种问题就必须提高传感器的性能。3）协调各设备的合作能力。我国对农业机械的探索还处于起步阶段，在以后的研究中要不断提高各种设备的合作能力。

5 结语

未来在对农业导航的研究中，其功能会越来越强大，智能程度会越来越高。可以针对存在的不足对导航系统进行改造，使其能够适应农业复杂多变的环境，使导航系统能够克服恶劣环境，出色地完成任务。要根据区域的不同选取不同的方法，比如，在宽阔的地方就可以选择GPS导航，充分发挥其地域条件的优越性；像密度很大的树林就可以采取视觉导航进行测量，可以有效提高工作的效率。为了提高系统的稳定性，可以通过传感器融合的方法弥补这方面的不足。为了降低相关成本，需要研究出整套的技术，才能够及时解决技术不协调的问题。

参考文献：

[1] 吴延霞，赵博，毛恩荣.农业车辆自动导航系统综述[J].农机化研究，2009，31（3）：242-245.

[2] 庄新斌，宣传忠，陈智，等.喷播机自动导航控制系统设计及其性能仿真[J].农机化研究，2015（11）：87-90.

（责任编辑：刘昀）