农业机械导航技术的研究与发展

杨宏峰

摘 要：随着精确农业和智慧农业受到越来越多的重视，农业机械也开始向着精确化和智能化转变，导航技术作为农业机械未来发展的必备技术，是实现农机智能化作业的基础。通过对现阶段导航技术的主要形式的分析，说明了导航技术发展的主要难点与途径。

关键词：农业机械；导航技术；研究；发展

中图分类号：S220 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.03.008

在农业機械技术快速发展的背景下，我国自主农机技术正向着精确化、自动化和信息化方向发展，为进一步提升农业机械的作业质量，最大程度地减少人力资源的消耗，农业机械的自动化作业将成为农机发展的主要趋势。导航技术作为农业机械智能化发展的重要技术，近年来在我国的研究与应用也越来越多，农业机械的自动导航可应用于农业生产的耕作、播种、施肥、植保、收获等各个过程，导航技术与传感器技术和信息技术相结合，能够进一步提升农业机械的自动化程度，有效优化和提升农业机械的作业方式与途径，降低驾驶人员的疲劳程度，保证农机向更加精准化方向发展。

1 农机导航技术的主要形式

1.1 卫星导航技术

现阶段，很多国家都拥有独立的卫星导航系统，其中以美国的GPS导航系统应用最为广泛，近年来我国的北斗卫星导航系统应用也越来越多。卫星定位系统主要依靠太空中的卫星形成覆盖性网络，能够在全球位置实现定位与导航支持。现阶段的卫星定位技术主要包括两大类：一是差分GPS定位技术，二是实时动态GPS定位技术。应用于农业机械的导航中以差分GPS技术为主，通过农机驾驶室内的GPS传感器和接收器，可以对农业机械进行精确度达到厘米级的定位，再通过控制系统与机械装置的配合实现自动导航的相关要求。

1.2 视觉导航技术

农机视觉导航主要是利用安装在农机上的摄像头来识别农田的环境信息，通过分析处理后实现导航作业。视觉导航主要是利用农作物种植的行规律进行导航，通过获取直线关系和平行关系分析确定出作物行，进而分析农业机械与农作物行间位置及行驶姿态，得出相应的路径规划，从而实现自动导航。视觉导航与卫星定位导航相比具有更好的灵活性，能够在作业中收集更多的环境数据信息，同时还能够获取杂草、障碍物以及病虫害等信息，具有很强的开发潜力。但现阶段视觉导航可能受到田间环境、光线、农作物状态等众多不可控因素的影响，其技术的完善程度尚不足，仍缺少能够应用于我国生产使用的产品，视觉导航只作为未来农机导航作业的重要研究方向。

1.3 其它导航技术

除以上两种导航技术外，在农业机械的导航领域还有很多新的导航技术被不断研发。（1）激光导航主要是利用激光传感器来感应农机的工作距离，从而得到工作区域的相关信息，较适用于果园等环境相对简单区域使用，具有可靠性高、适应能力强的优点，但作业速度受到限制，不适合高速作业使用。（2）惯性导航通过惯性元器件测量车辆自身的加速度，经信息处理后得到速度和位置相关信息，达到导航定位的目的。惯性导航作为利用自身运动信息导航的系统，不容易受外界能量的干扰，但其作业误差相对较大，若想达到良好精度，通常需与其他导航方式配合使用。（3）测距导航利用相应的传感器组进行定位，通过获取传感器与传感器之间的距离信息，并将获取的距离信息通过几何关系转换成定位坐标从而实现农机导航要求。 （4）电磁导航利用电磁传感器进行导航作业，通过感知地下预埋的轨迹装置，实现沿指定轨迹导航的技术要求。

2 存在问题与发展分析

农业机械的导航技术在我国经过多年的研究与发展，已经得到了一定的普及与应用，随着越来越多的农业机械使用卫星导航进行作业，农机导航已逐渐被农民接受和认可，同时机械导航玉米收获自动对行技术也逐渐形成产业化，显著提升了农业机械的作业质量，同时降低了驾驶员的劳动强度。但由于我国农村地区环境十分复杂，导致单一的导航方式很难完全满足农业生产的实际需求，需要多种导航技术结合才能完成工作要求。例如采用以卫星导航为主的导航方式，在卫星信号不良区域，通过视觉导航或激光导航进行辅助，从而保证导航作业的准确性。也可通过卫星导航与多种传感器技术相融合的方法来提高导航过程的稳定性。

由于多种导航方式的结合使用可能出现相互之间的影响问题，根据不同的作业环境和作业要求适当地选择主要的导航方式和辅助导航方式，是未来导航技术在农业机械综合使用的重要研究工作，针对于我国农机使用特点和现实情况，开发导航集成技术和配套算法的研究，有利于降低导航综合使用的相互影响与干扰，提高导航技术应用的可靠性。

3 结束语

导航技术的应用无论在农机单一装备的安装还是集成在智能农机系统内部，其都为农业生产向便捷发展提供了重要帮助。我国的农机导航技术在研究和应用上仍处于相对基础阶段，导航技术与很多现代化技术的结合仍需不断探索与实践，才能确保我国农机装备向智能化方向快速可靠的转变。