农业机械导航技术的应用及发展

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摘要：农业智能化的发展对农业机械导航技术提出了更高的要求。本文对农业机械导航实现的关键技术进行了探究，对现有导航技术在农业机械化生产中的应用进行了分析，探究了农业机械导航技术在物联网、障碍探测等领域的应用发展趋势，以期为农业机械导航技术的深入研究提供理论参考。

关键词：农业机械；导航技术；物联网；障碍探测

1农业机械导航关键技术概述

农业机械导航技术，是导航技术应用在农业机械设备上，辅助农业生产的现代化技术。农业机械导航实现的关键技术主要有两个，分别是智能感知技术和地图创设技术。

1）智能感知技术。它是农业机械设备运行中感知周围环境信息并收集数据的技术，主要依靠安装在农业机械设备上的各种传感器完成操作，依靠该技术，农业机械设备能够实现路径自动规划、行为命令操作等智能化控制。

2）地图创设技术。该技术基于GIS体系，能够创设农业机械设备运行的人机交互地图界面，给予操作人员导航提醒。

2农业机械导航技术应用分析

2.1无人种植作业应用

无人种植作业是农业机械导航技术应用的分支，其特征为：借助农业机械导航技术实现无人值守条件下的精准高效农业作物种植及养护作业。无人种植作业的实现需要设计“发射-导航-反馈-纠正”闭环式的机械导航系统，首先，主机端依靠无线网络向特定的农业机械设备发射种植作业信号，包含种植的区域、农作物的数量及周围环境信息；其次，农业机械设备在接收到指令信号后，遵循内部导航系统的数据进行无人种植操作；再次，在操作过程中实时采集导航信号，并返回给主机端判断种植的地理导航信息是否正确；最后，倘若发现导航问题则进行自适应纠正，没有发现问题则继续进行无人作业。陈军（2012）便探究了一种果园无人种植农机导航系统的设计，该系统以GPS导航、射频传输及WIFI网络为核心技术，能够引导果园单轨种植运输车实现果实无人采摘操作，体现出了显著的技术优势。

2.2农作物土壤信息监测

土壤成分及质量是影响农作物种植的关键因素，传统模式下通常采用大规模的土壤采样方法收集区域内农业种植土壤信息，该种方法耗时耗力且容易出现误差，存在精准度不足的缺陷。基于农业机械导航技术设计的农作物土壤信息监测系统能够实现对种植区域内土壤成分及质量信息的快速收集监测，具体的技术实现为：将GPS导航系统和GIS地理信息系统安装在土壤信息监测农机设备上，GPS导航系统用来确保设备监测工作的地理位置，制定最优行进路线，实现对区域内土壤信息的快速采集和监测，而GIS系统则负责接收土壤监测的数据结果，存储并上传到主机端。韩振强（2018）探究了一种基于GPS和GIS的农业机械导航系统设计，该系统实现了对农业土壤信息的精准采集和监测，已用于现代农业种植生产中。

2.3农作物产量信息收集

对农作物产量信息进行精确收集也是农业机械导航技术应用的领域，具体来说，设计人员通常在农作物收割机等设备上安装GPS装置及传感器以实现这一功能。其中，GPS装置主要用于对农作物收割作业地点的精准定位，引导农业机械设备进行精准自主作业，传感器则用于对产量信息进行检测，并将结果反馈给主机端，例如：质量传感器用以收集农作物的重量信息，湿度传感器用以收集农作物的水分信息等。朱春城（2018）探究了一种联合式水稻产量导航机械系统设计，该系统以GPS和质量传感器技术为核心，能够实现对水稻收割的无人值守操作，并能够精准控制水稻的收割量，具有一定的先进性。

3农业机械导航技术发展趋势

3.1农机物联网导航

物联网是近年来网络通信技术发展的流行领域，将它与农业机械导航技术联合起来构建一体化的农业网络导航体系，也成为农业机械导航技术发展的新领域。潘梅梅（2018）探究了基于物联网的农业机械导航系统设计[4]，该系统以GPS导航技术为核心，通过物联网技术完成多台农业种植设备的网络级联，实现对多台农业机械设备的一体化作业操作。此外系统应用ISO11783车载物联协议标准实现对农业机械总线的构建和通信。整体而言，将物联网与农机导航技术有机整合具有很强的先进性，相关的研究成果也将不断涌现。

3.2耕地障碍物探测

现代农业耕地周围的主要障碍物包含电线杆、植株、人等，农业机械设备如何在无人值守作业条件下对这些障碍物进行精准避让，是传统农机功能设计无法解决的问题，而基于农业机械导航技术解决这一问题则具有很强的可行性。当然，需要解决的细节问题仍有很多，包括对不同类型障碍物的识别问题、避让后新作业路径的规划问题等，都有待在今后的研究中进一步解决。

参考文献：

[1]陈军，蒋浩然，刘沛，等.果园移动机器人曲线路径导航控制[J].农业机械学报，2012，43(4)：179-182.

[2]韩振强.农业机械导航技术发展与应用[J].吉林农业，2018(13)：41.

[3]王军强.农业机械导航关键技术发展浅析[J].农业科技与信息，2017(11)：47-48.

[4]潘梅梅.农业机械导航技术发展分析[J].农业与技术，2018，38(4)：85+87.

作者:于小莎 董晨 单位:上饶职业技术学院