浅谈农业机械导航技术的更新

2016-03-14谌昊堃

大科技 2016年35期

关键词：导航系统农业机械农机

谌昊堃

（湖南省益阳市箴言中学 413000）

浅谈农业机械导航技术的更新

谌昊堃

（湖南省益阳市箴言中学 413000）

农业机械对于农业的发展有着重要的推动作用，农业机械在世界范围内有着悠久的应用历史，随着技术水平的革新，农业机械导航技术开始兴起。本文主要针对这一技术的更新与应用进行分析。

农业机械导航技术；应用；更新

农业机械导航的诞生已经有多年的历史，早在18世纪20年代就发明了一种拖拉机牵引装置，这种装置安装在了拖拉机的前轴上，能够牵引拖拉机按照施工者预设的路径行走，这种装置在美国取得了专利。到了40年代也有人发明了拖拉机自动控制方法，这种方法是在田地的中央放置罗盘，利用罗盘上的线牵引拖拉机进行螺旋线形式运动。到了20世纪80年代，随着信息技术、计算机技术和农业工程等高科技技术的发展，出现了精准农业技术的概念。精准农业技术有促进了农业机械自动导航技术的发展，这一技术也为获得高效高产高质量低危害的农田生产做出了重要保障。精准农业技术的发展使得农业资源的利用效率大幅提高，是进入精准农业的里程碑。本文主要介绍了现代农机自动导航系统的结构及其功能，对这一系统的位置测量方法和导航路径跟踪控制方法这两大核心技术进行了综述。

1 现代农机自动导航系统的组成结构分析

农机自动导航主要功能是对农机的位置进行精准的定位，使农机按照事先规定好的路径进行作业。这种系统使得农机作业精准度提高，最大限度地满足农业生产的需要。这一系统大体可以分成检测、控制、执行和监控四大单元。检测单元的主要功能是对农机工作位置和姿态的检测，它主要对农机的位置、姿态、速度进行检测。控制单元是整套系统的核心，主要是对导航的路径进行有效规划和跟踪。执行单元主要作用把转向控制器的信号转换成转向力矩，推动农机进行转动操作。这一机构有机械式和液压式两种形式。机械式安装简单，在普通用户中应用非常广。而液压式主要优点是精度高、执行速度快、可靠性好，有利于大面积批量作业。监控单元是人际机交互的主要界面，对系统的参数、任务、状态进行实时管理。

2 农业机械位置测量方法的应用

农机的位置和姿态是农机导航系统中最重要的问题，这一测量的准确性对农机农作的效率起着决定作用。位置的测量一般又可以分为相对位置测量和绝对位置测量两种类型，相对位置测量主要基于机器的视觉位置的测量，而绝对位置测量主要测量的是农机在空间上的绝对位置。

（1）基于机器视觉的位置测量方法：机器视觉是根据人的视觉感知原理，给机器加以视觉效应，有效从实际景物中提取有效信息并加以处理，最终起到一个实际检测和控制的目的。这一技术的最大特点就是提取的信息量大、速度快。这种自动导航技术在位置测量传感器上选择了摄像机，利用摄像机得到的图像进行导航基准线的确定。目前这种导航检测方法主要有Hough变换法、垂直投影法和最小二乘法几种形式。

（2）基于多传感器数据融合的位置测量方法：一般情况下农机机械自动导航系统的作用环境比较复杂，无论使用哪种监测方法都不可避免的有其局限性。比如上述机器视觉的方法就很容易受到植物的状态和天气的影响。因为每一种传感器都很难做到能够适应多种条件下的导航要求。而基于多传感器数据融合这种农机自动导航系统就在这方面有了较为完善的性能，受到相关研究人员的高度重视。一方面如果一种传感方式失灵，那么它将会自动切换另外一种传感方式。另一方面，它能够综合分析多种传感方式得到的数据，从而取得一个较为精确的结果。