淺議農(nóng)業(yè)機械導航的技術發(fā)展

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摘要：現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步向現(xiàn)代化的模式邁進。農(nóng)業(yè)機械導航技術的應用，是數(shù)字化、信息化發(fā)展的有效整合，為今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更精準的方向。相關技術的有效應用，確保農(nóng)機能更精準的完成播種、整地、施肥、收割等工作環(huán)節(jié)。就此為出發(fā)點，重點介紹農(nóng)業(yè)機械導航技術及相關的支撐技術，同時提出未來的發(fā)展方向，以供同仁參考和借鑒。

關鍵詞：農(nóng)機；導航；技術

1前言

現(xiàn)階段，數(shù)字化、信息化的廣泛應用，要求農(nóng)業(yè)機械導航技術能準確感知周邊環(huán)境，同時對收集的信息進行分析處理，準確的判斷和處理，合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方向，確保全方面高效的完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作。

2機械自主導航

2.1衛(wèi)星導航

目前為止，中國、美國、俄羅斯等國家，陸續(xù)研發(fā)自己的衛(wèi)星導航體系。同時，這一體系被更好應用到農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中去。比較而言，美國踏入這一領域的時間最早，并率先將GPS定位應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，對本國的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展起到極大的推進作用。國內(nèi)這一技術的應用，相對來說，起步較晚。但是，最近幾年得到飛速的發(fā)展，經(jīng)幾年的完善逐步趨向成熟。在農(nóng)業(yè)作業(yè)領域中，很多帶有衛(wèi)星導航裝置的農(nóng)用機械被大面積投入到一線的作業(yè)生產(chǎn)中去，對提升農(nóng)作作業(yè)效率發(fā)揮著重要的作用，同時為威脅到周邊的生態(tài)環(huán)境。

2.2視覺導航

比較GPS導航技術，視覺導航更靈活便捷，呈現(xiàn)的畫面更加的直接、直觀、精確。此項的應用中，美國和英國的研究最早，韓國和歐美緊隨其后。而進入20世紀90年代，中國的視覺導航技術略有端倪，他們構筑了視覺導航研究實驗平臺，通過Lab色彩空間處理圖像，對農(nóng)業(yè)視覺導航進行分析和研究。視覺傳感器的出現(xiàn)也是一大突破，它可以獲取農(nóng)作物周圍的環(huán)境情況，對雜草、障礙物等目標物進行定位和精確的導航，這種技術在農(nóng)田生產(chǎn)中已被廣泛應用，但該技術仍然存在對光照、作物狀態(tài)等不可實時控制的盲區(qū)。

2.3其他導航技術

衛(wèi)星導航和視覺導航，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更多的便捷，成為農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)的重要組成部分。除此之外，還有一些導航技術的作用不容我們忽視。比如：電磁導航技術、機械導航技術、超聲波導航技術、地磁導航技術等等。

3農(nóng)機導航技術分析

農(nóng)機導航的發(fā)展，是由多種技術組合而成。具體包括如下幾方面。

3.1環(huán)境感知

環(huán)境感知是重要的技術環(huán)節(jié)，通過農(nóng)機自身攜帶的環(huán)境感知傳感器，對周邊的農(nóng)作環(huán)境進行感知和測評，進而提取、整理、研究有效的感知信息，確定作業(yè)范圍的環(huán)境模型。這一技術感知的強弱水平，直接關系到具體農(nóng)作策略的實施。比如：機械除草機械人，通過對雜草、農(nóng)作物的色差比較，不斷調控自身作業(yè)規(guī)程，以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)除草的目的。

3.2導航控制

隨著這一技術在農(nóng)業(yè)領域的廣泛應用，農(nóng)業(yè)機械導航的控制技術同樣很重要和關鍵。目前，導航控制技術，有橫向控制和縱向控制之分。縱向控制，重點是對導航的速度控制。但是，在實際作業(yè)中，多數(shù)機械的速度不快。由此，控制的重點，還是應放在橫向控制上。即對農(nóng)業(yè)導航機械的轉向控制。這一方面，機械導航控制器的作用將顯得尤為重要和關鍵。

3.3地圖構建

地圖構建是地圖技術中的核心內(nèi)容，即通過機器人傳感器獲取空間模型，通過視覺傳感、激光技術和聲納等方式對相關信息進行合理化的處理，構建成環(huán)境地圖模型。越精確的地圖在農(nóng)業(yè)機械導航中越能提高生產(chǎn)的效率和質量。在地圖構建中，需要了解地圖主要分為柵格、幾何、拓撲地圖，三種地圖表示方法各有優(yōu)勢，在實際應用中應該因地制宜，切勿亂取亂用。

4農(nóng)業(yè)機械導航技術的未來發(fā)展

不可置否的，未來的農(nóng)機導航技術，將不斷改進而日趨完善。尤其各項技術的飛速發(fā)展，機械自動化技術的成功應用，都在很大程度上，帶動此項技術向更高層析探進。但是，必要要考慮的問題，就是農(nóng)田耕作環(huán)境的復雜性、多樣性。比如：一些開闊地帶可完成的導航測評，而轉移到密集的種植果園地帶，往往就很難完成測評工作。由此，未來的農(nóng)機導航技術，更需要在這實地操作的適應性上下功夫，能針對各種不同的難題，因地制宜地選擇實施操作程序。同時，各導航技術的不斷涌現(xiàn)，今后的融合發(fā)展應趨向有機整合的思路。比如：在密度大的農(nóng)田，選擇激光導航明顯要優(yōu)于機械導航。為此，在不同的農(nóng)田環(huán)境，融合多種導航傳感器的農(nóng)作機械，將是未來發(fā)展的熱捧。

5總結

農(nóng)業(yè)機械導航技術逐步成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化時代重點關注的熱點話題，此項技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更多的便捷，成為農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)的重要組成部分。目前，這一導航技術的研發(fā)，有衛(wèi)星導航、視覺導航等等其他項目，并逐步投放到實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，取得不錯的生產(chǎn)實踐效果。這項技術的成功應用，同樣得益于環(huán)境感知、導航控制、地圖構建等技術環(huán)節(jié)的支持。這些年，在應用的推廣實踐中，有著諸多可探索的成功案例。同時，在適應農(nóng)田耕作環(huán)境復雜性和多樣性等方面，還需要我們更深入的探索。確保在有機整合各導航技術的基礎上，能大大提高農(nóng)業(yè)機械導航技術的適應性，并能根據(jù)實際因地制宜地選擇實施操作程序。

參考文獻

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作者:談元鋒 單位:湟中縣農(nóng)機管理站