水稻插秧机搭载北斗卫星导航系统驾驶作业适配性试验

○天津市农业发展服务中心 陈建林 薄克明 王健平 李 航 张雨辰

天津市宁河区农业发展服务中心 李万成

开展北斗导航驾驶系统控制水稻机插秧直线行走的作业试验研究，是将北斗卫星导航系统组装到水稻插秧机械上，通过作业试验，测试插秧作业行走的直线度，验证导航系统对插秧机转向机构控制的灵敏程度和作业可靠性。

一、北斗卫星导航驾驶系统与水稻插秧机的适配性

北斗卫星导航驾驶系统与水稻插秧机的适配性主要是指利用传感器感知作业环境和动力车体的信息，通过对获取的信息进行处理并进行导航决策、控制作业行走路线轨迹，实现相应的水稻插秧作业的过程。

试验采用的北斗导航驾驶系统主要包括农用车载主机、方向盘控制电机、前轮角度传感器、显示终端、机具行走姿态传感器、摄像头和接收天线，通过使用接收天线、机具直线行走姿态传感器、前轮角度传感器获取水稻插秧机的作业行走实时姿态信息，并适时做出调整决策，实现水稻插秧作业机具的自动驾驶直线行走控制。

将北斗卫星导航驾驶系统与水稻插秧机转向系统结合，确保水稻插秧机在指定区域内，根据设定好的插秧参数，规划好最优路线，完成水稻机械化智能直线行走插秧作业。操作人员只需通过平板车载终端完成定位及参数设置，系统便能自行规划最优作业行走路线，实现田间自动插秧、智能避障、掉头转弯等全套无人作业，试验通过导航系统实现智能化数据分析定位，能精准控制行距和苗距，保证了秧苗稳定有序排列插秧。

二、试验情况

试验依据GB/T 37164-2018《自走式农业机械导航系统作业性能要求及评价方法》，通过实际作业效果检测，测试水稻插秧机械配套北斗导航驾驶系统在天津地区土壤、气候条件下的导航精度，主要是涉及行走的直线精度以及对行时衔接的行间秧苗间距精度，测试受检机具与农艺栽培种植模式相适应的情况，并验证水稻插秧机搭载北斗导航驾驶系统的行走稳定性和作业可靠度。

1.试验条件。

试验地块位置：天津市优质农产品示范中心水稻基地东棘坨镇政府旁。

试验地情况：地块整体平整，选取作业区域200×100m，视野开阔，测试区域内没有障碍物，附近周围没有其它大功率无线电发射源等干扰。

环境条件：环境温度为22.8℃；环境湿度36%。

2.作业数据采集。在水稻插秧作业地块，沿插秧机行走方向划一条边界基线，按照正常的作业速度行进，测定行走行上秧苗与基线的距离，记录为距基线的距离，再掉头反向开始下一个行程行走插秧作业，测量两个行程秧苗之间的距离，记录为衔接行秧苗间距，采集20 组数据，将测量的数据记录到下列表1 中，数据依据GB/T 37164-2018《自走式农业机械导航系统作业性能要求及评价方法》进行分析处理。

表1 秧苗与基线以及距离衔接行秧苗间距值记录表

表2 作业试验数值表

为了测试可靠性和有效度，连续进行水稻插秧作业2 个小时，记录故障发生次数以及故障发生的部位和维修时间，试验数据结果和故障情况记录在作业试验数值表2 中。

三、试验分析与结论

经过测试，水稻插秧机搭载北斗卫星导航驾驶系统作业，在试验区域内直线行走导航误差为2.05cm；在掉头对行或者跨行对行的衔接行间距误差为1.9cm，满足作业要求；在整个测试过程中以及连续2 小时的作业过程中，行走没有出现大的偏差数值跳动，机具作业整体性能稳定，水稻插秧机具和搭载的北斗导航驾驶系统以及连接件、连接部位、信号传输等没有发生故障。

综上，测试的水稻插秧机搭载北斗卫星导航驾驶系统作业依据《自走式农业机械导航系统作业性能要求及评价方法》（GB/T 37164-2018）检测其作业轨迹行走直线度精度和衔接行间距精度均符合要求，且机具作业性能稳定，作业可靠，判定作业检测试验项目均合格，达到了预期的作业效果，水稻插秧机搭载北斗卫星导航驾驶系统作业满足作业适配性要求，实现通过北斗卫星导航驾驶系统对水稻机插秧作业的直线行走精准控制，能够满足水稻插秧直线行走的要求。