導(dǎo)語：農(nóng)業(yè)機(jī)械中導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的結(jié)合日趨緊密，在農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，大型農(nóng)用機(jī)械和高精度農(nóng)用科技的投入給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提升帶來到了新的革命。文章以農(nóng)業(yè)機(jī)械中的導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用為切入點(diǎn)，通過分析導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)的主要門類以及導(dǎo)航機(jī)械中的具體技術(shù)應(yīng)用方式，闡述了農(nóng)業(yè)機(jī)械中導(dǎo)航技術(shù)對農(nóng)業(yè)發(fā)展的巨大作用，希望能對我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步科學(xué)化帶來新的啟示。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)；機(jī)械化；導(dǎo)航技術(shù)；應(yīng)用

1農(nóng)業(yè)導(dǎo)航機(jī)械的發(fā)展

（1）衛(wèi)星導(dǎo)航。衛(wèi)星導(dǎo)航是導(dǎo)航技術(shù)的起源。隨著地理信息技術(shù)以及地球衛(wèi)星裝備的豐富和完善，衛(wèi)星導(dǎo)航的精度與傳感速度等性能也得到了不斷地提升。以目前應(yīng)用最廣的民用導(dǎo)航（GPS導(dǎo)航）為例，美國斯坦福大學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院的農(nóng)業(yè)機(jī)械教師MichaelO'Connor在20世紀(jì)60年代為約翰迪爾7800拖拉機(jī)設(shè)計(jì)了一套導(dǎo)航系統(tǒng)。在駕駛室內(nèi)安裝了四通道傳感器，航向響應(yīng)約為1°，直線跟蹤偏差小于2m。而且日本、加拿大、歐洲各國也紛紛對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究。利用GPS技術(shù)解決了插秧機(jī)、農(nóng)業(yè)噴灑機(jī)、收割機(jī)等大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的導(dǎo)航問題。

（2）機(jī)械導(dǎo)航。在立式園林和農(nóng)田中，除了GPS導(dǎo)航之外，還可以運(yùn)用機(jī)械導(dǎo)航對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行指引。機(jī)械導(dǎo)航主要是利用導(dǎo)航儀里的傳感接收器，對車輛或者機(jī)械前進(jìn)進(jìn)行引導(dǎo)，對固體引導(dǎo)目標(biāo)進(jìn)行接觸式的導(dǎo)航。使用目標(biāo)大多為果園、樹林、玉米高粱等直立式固體農(nóng)作物。我國在該項(xiàng)技術(shù)上曾取得一定的突破，朱磊、何卿教授在拖拉機(jī)等設(shè)備上安裝接觸式機(jī)械導(dǎo)航，對玉米田間作業(yè)進(jìn)行導(dǎo)航，導(dǎo)航精度和控制力度大大提高。

（3）視覺導(dǎo)航技術(shù)。20世紀(jì)80年代，英國率先在農(nóng)業(yè)機(jī)械上研發(fā)視覺導(dǎo)航技術(shù)。相比于衛(wèi)星導(dǎo)航的高昂費(fèi)用，視覺導(dǎo)航在農(nóng)業(yè)中的使用前景更加廣闊。英國人Marchant將里程記錄儀和視覺傳感器安裝到農(nóng)業(yè)車輛中，通過卡爾曼濾波完成信息的輸送。經(jīng)過試驗(yàn)對照，在同面積的農(nóng)業(yè)作業(yè)中，視覺傳感器引導(dǎo)的視覺導(dǎo)航比衛(wèi)星導(dǎo)航在靈活性和精確度上都有著一定的優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代視覺圖像收集與處理系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，視覺導(dǎo)航也增加了圖像識(shí)別與分辨功能，比如瑞典Astrand的Hough變換技術(shù)可以除去雜草等植物的干擾，增加了農(nóng)機(jī)的使用效率等。

2農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航需要具備的關(guān)鍵技術(shù)

（1）環(huán)境感知技術(shù)。農(nóng)機(jī)導(dǎo)航中使用的環(huán)境感知技術(shù)，主要指農(nóng)業(yè)機(jī)械使用自帶的傳感器對外界的各種信息進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和捕捉，通過系統(tǒng)處理后得出有效運(yùn)用處理方式的技術(shù)。環(huán)境感知技術(shù)的最終目的是計(jì)算機(jī)模擬出外界的環(huán)境，轉(zhuǎn)化成信息進(jìn)行處理的一種技術(shù)。通過該項(xiàng)技術(shù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械或者機(jī)器人實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的路徑規(guī)劃和行為命令，因此感知精確度是機(jī)械操作精確度和自動(dòng)化智能化程度的重要技術(shù)指標(biāo)。近年來，電子信息工程在飛速發(fā)展，機(jī)器人對外界環(huán)境的分析已經(jīng)升級到納米級。因此相匹配的傳感器、接收器和處理器都進(jìn)入到相對穩(wěn)定的層面。比如我國農(nóng)業(yè)機(jī)械中就已經(jīng)成功試驗(yàn)了顏色直方圖識(shí)別技術(shù)，通過紅外感知編碼顏色直方圖，編程技術(shù)借助SIFT技術(shù)進(jìn)行編寫。讓農(nóng)用機(jī)械可以進(jìn)行大面積的環(huán)境感知。而且在細(xì)小的田園作業(yè)中，農(nóng)用機(jī)械也實(shí)現(xiàn)了灰色視覺系統(tǒng)與彩色視覺系統(tǒng)的交互，或是利用激光導(dǎo)向和水平識(shí)別判斷障礙物，讓農(nóng)用機(jī)械實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)規(guī)劃路徑導(dǎo)航。

（2）智能控制系統(tǒng)。根據(jù)需要導(dǎo)航機(jī)械的工作環(huán)境，農(nóng)用機(jī)械對控制系統(tǒng)的技術(shù)更為看重。智能控制系統(tǒng)主要分為橫向控制和縱向控制。橫向控制主要指對機(jī)械工作方式的控制，對導(dǎo)航技術(shù)的使用較少?？v向控制需要借助導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)用機(jī)械的路徑規(guī)劃、機(jī)械位置信息、工作范圍統(tǒng)計(jì)和日工作量測算等。因此，縱向控制技術(shù)的高低取決于導(dǎo)航器設(shè)計(jì)技術(shù)的高低。當(dāng)前我國農(nóng)用機(jī)械尤其是飛行農(nóng)用機(jī)械借助的導(dǎo)航器主要是GPS、GIS以及RS系統(tǒng)，具體控制方式有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制等，前者實(shí)現(xiàn)了農(nóng)用機(jī)械直線行駛的偏差率控制，后者實(shí)現(xiàn)了農(nóng)用機(jī)械的自動(dòng)轉(zhuǎn)向等功能。

（3）地圖營造技術(shù)。地圖營造技術(shù)主要指農(nóng)用機(jī)械在獲取外界信息后，在系統(tǒng)中營造環(huán)境、模擬環(huán)境的技術(shù)能力。當(dāng)前農(nóng)用機(jī)械可以借助小型的視覺傳感器、激光雷達(dá)、紅外線、聲吶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全天候水陸空三犧環(huán)境的信息加載。借助預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型直接模擬外界環(huán)境，構(gòu)建信息地圖，從而幫助農(nóng)用機(jī)械選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)航方式。精確地模擬地圖設(shè)置實(shí)現(xiàn)了路徑導(dǎo)航的自動(dòng)化功能，地圖構(gòu)建分為柵格地圖、拓?fù)涞貓D和三維地圖等，比如丹麥的Rovira-Mas就曾經(jīng)利用三維地圖幫助農(nóng)用機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航規(guī)避障礙物行進(jìn)，他使用的技術(shù)是二維柵格地圖與GIS數(shù)據(jù)相結(jié)合，探測出前方物體，并進(jìn)行自動(dòng)化地判斷?？傊?，導(dǎo)航設(shè)備的地圖營造能力越強(qiáng)，農(nóng)用機(jī)械導(dǎo)航效果就越精細(xì)，線路規(guī)劃也就越完善。

3導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用中的優(yōu)化措施

（1）豐富農(nóng)業(yè)環(huán)境的基礎(chǔ)信息庫。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境惡劣，耕地面積不足。因此發(fā)展山區(qū)農(nóng)業(yè)將成為我國糧食戰(zhàn)略的有力補(bǔ)充。但是我國山區(qū)環(huán)境地形復(fù)雜，信號(hào)覆蓋率較弱，受干擾的機(jī)率較高，對導(dǎo)航作業(yè)的開展相對不利。因此我國地理信息技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)增加地理信息環(huán)境庫的信息補(bǔ)充，讓農(nóng)用機(jī)械在地形復(fù)雜的地區(qū)可以不借助衛(wèi)星導(dǎo)航，直接使用數(shù)據(jù)庫信息輔助導(dǎo)航。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航技術(shù)與自主運(yùn)行相結(jié)合，同時(shí)也為視覺導(dǎo)航和機(jī)械導(dǎo)航的進(jìn)一步發(fā)展提供信息技術(shù)支持。

（2）加強(qiáng)傳感器技術(shù)的性能提升。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自身的性能還存在較大的問題。比如農(nóng)用機(jī)械故障率較高、自身噪音較大、中高頻輻射影響較強(qiáng)等。這些問題都對導(dǎo)航器的工作帶來了較大的困擾。比如，視覺導(dǎo)航中視覺捕捉系統(tǒng)通過紅外感知或者光線感知收集外界信息，但是由于農(nóng)用機(jī)械散熱性能較差，影響了紅外功能，或者由于自身輻射影響了導(dǎo)航信號(hào)的接收等。這都對農(nóng)用機(jī)械中的導(dǎo)航技術(shù)造成誤差影響。因此這需要我國農(nóng)機(jī)企業(yè)不斷提高機(jī)械制造精度，提升農(nóng)機(jī)精細(xì)化制作，減少各種功能故障。還可以開發(fā)農(nóng)用機(jī)械的配套抗干擾設(shè)備，改善導(dǎo)航設(shè)備的工作環(huán)境。

（3）提升獨(dú)立裝備和協(xié)同裝備的配合能力。當(dāng)前我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械的導(dǎo)航技術(shù)，對于農(nóng)用機(jī)械獨(dú)立裝備的導(dǎo)航，對于大型農(nóng)機(jī)械的協(xié)同配合還缺少實(shí)踐與探索。因此，應(yīng)在未來的時(shí)間里，應(yīng)加大研究和開發(fā)多裝備協(xié)同作業(yè)的導(dǎo)航技術(shù)，爭取實(shí)現(xiàn)一次作業(yè)解決多種問題的效果。

4結(jié)語

總而言之，導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展與農(nóng)業(yè)的規(guī)?；P(guān)系緊密。因此我國農(nóng)業(yè)科技人員應(yīng)結(jié)合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外農(nóng)用機(jī)械導(dǎo)航發(fā)展的前沿技術(shù)，提高我國導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)用機(jī)械中的應(yīng)用比例，促進(jìn)我國農(nóng)機(jī)自動(dòng)化的技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)藏糧于地，藏糧于技的宏偉目標(biāo)。

作者:易勤慧 單位:湖北省建始縣高坪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)中心