淺議農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航的技術(shù)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(jìn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)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(zhǔn)的方向。相關(guān)技術(shù)的有效應(yīng)用，確保農(nóng)機(jī)能更精準(zhǔn)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(diǎn)，重點(diǎn)介紹農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)及相關(guān)的支撐技術(shù)，同時(shí)提出未來(lái)的發(fā)展方向，以供同仁參考和借鑒。
關(guān)鍵詞：農(nóng)機(jī)；導(dǎo)航；技術(shù)
1前言
現(xiàn)階段，數(shù)字化、信息化的廣泛應(yīng)用，要求農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)能準(zhǔn)確感知周邊環(huán)境，同時(shí)對(duì)收集的信息進(jìn)行分析處理，準(zhǔn)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(jī)械自主導(dǎo)航
2.1衛(wèi)星導(dǎo)航
目前為止，中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家，陸續(xù)研發(fā)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航體系。同時(shí)，這一體系被更好應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)中去。比較而言，美國(guó)踏入這一領(lǐng)域的時(shí)間最早，并率先將GPS定位應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，對(duì)本國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展起到極大的推進(jìn)作用。國(guó)內(nèi)這一技術(shù)的應(yīng)用，相對(duì)來(lái)說(shuō)，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(lǐng)域中，很多帶有衛(wèi)星導(dǎo)航裝置的農(nóng)用機(jī)械被大面積投入到一線的作業(yè)生產(chǎn)中去，對(duì)提升農(nóng)作作業(yè)效率發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)為威脅到周邊的生態(tài)環(huán)境。
2.2視覺(jué)導(dǎo)航
比較GPS導(dǎo)航技術(shù)，視覺(jué)導(dǎo)航更靈活便捷，呈現(xiàn)的畫(huà)面更加的直接、直觀、精確。此項(xiàng)的應(yīng)用中，美國(guó)和英國(guó)的研究最早，韓國(guó)和歐美緊隨其后。而進(jìn)入20世紀(jì)90年代，中國(guó)的視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)略有端倪，他們構(gòu)筑了視覺(jué)導(dǎo)航研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)Lab色彩空間處理圖像，對(duì)農(nóng)業(yè)視覺(jué)導(dǎo)航進(jìn)行分析和研究。視覺(jué)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(duì)雜草、障礙物等目標(biāo)物進(jìn)行定位和精確的導(dǎo)航，這種技術(shù)在農(nóng)田生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用，但該技術(shù)仍然存在對(duì)光照、作物狀態(tài)等不可實(shí)時(shí)控制的盲區(qū)。
2.3其他導(dǎo)航技術(shù)
衛(wèi)星導(dǎo)航和視覺(jué)導(dǎo)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(jī)械生產(chǎn)的重要組成部分。除此之外，還有一些導(dǎo)航技術(shù)的作用不容我們忽視。比如：電磁導(dǎo)航技術(shù)、機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)、超聲波導(dǎo)航技術(shù)、地磁導(dǎo)航技術(shù)等等。
3農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)分析
農(nóng)機(jī)導(dǎo)航的發(fā)展，是由多種技術(shù)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(shù)環(huán)節(jié)，通過(guò)農(nóng)機(jī)自身攜帶的環(huán)境感知傳感器，對(duì)周邊的農(nóng)作環(huán)境進(jìn)行感知和測(cè)評(píng)，進(jìn)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(shù)感知的強(qiáng)弱水平，直接關(guān)系到具體農(nóng)作策略的實(shí)施。比如：機(jī)械除草機(jī)械人，通過(guò)對(duì)雜草、農(nóng)作物的色差比較，不斷調(diào)控自身作業(yè)規(guī)程，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)除草的目的。
3.2導(dǎo)航控制
隨著這一技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航的控制技術(shù)同樣很重要和關(guān)鍵。目前，導(dǎo)航控制技術(shù)，有橫向控制和縱向控制之分?？v向控制，重點(diǎn)是對(duì)導(dǎo)航的速度控制。但是，在實(shí)際作業(yè)中，多數(shù)機(jī)械的速度不快。由此，控制的重點(diǎn)，還是應(yīng)放在橫向控制上。即對(duì)農(nóng)業(yè)導(dǎo)航機(jī)械的轉(zhuǎn)向控制。這一方面，機(jī)械導(dǎo)航控制器的作用將顯得尤為重要和關(guān)鍵。
3.3地圖構(gòu)建
地圖構(gòu)建是地圖技術(shù)中的核心內(nèi)容，即通過(guò)機(jī)器人傳感器獲取空間模型，通過(guò)視覺(jué)傳感、激光技術(shù)和聲納等方式對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行合理化的處理，構(gòu)建成環(huán)境地圖模型。越精確的地圖在農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航中越能提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在地圖構(gòu)建中，需要了解地圖主要分為柵格、幾何、拓?fù)涞貓D，三種地圖表示方法各有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該因地制宜，切勿亂取亂用。
4農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的未來(lái)發(fā)展
不可置否的，未來(lái)的農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)，將不斷改進(jìn)而日趨完善。尤其各項(xiàng)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的成功應(yīng)用，都在很大程度上，帶動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)向更高層析探進(jìn)。但是，必要要考慮的問(wèn)題，就是農(nóng)田耕作環(huán)境的復(fù)雜性、多樣性。比如：一些開(kāi)闊地帶可完成的導(dǎo)航測(cè)評(píng)，而轉(zhuǎn)移到密集的種植果園地帶，往往就很難完成測(cè)評(píng)工作。由此，未來(lái)的農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)，更需要在這實(shí)地操作的適應(yīng)性上下功夫，能針對(duì)各種不同的難題，因地制宜地選擇實(shí)施操作程序。同時(shí)，各導(dǎo)航技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，今后的融合發(fā)展應(yīng)趨向有機(jī)整合的思路。比如：在密度大的農(nóng)田，選擇激光導(dǎo)航明顯要優(yōu)于機(jī)械導(dǎo)航。為此，在不同的農(nóng)田環(huán)境，融合多種導(dǎo)航傳感器的農(nóng)作機(jī)械，將是未來(lái)發(fā)展的熱捧。
5總結(jié)
農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)逐步成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化時(shí)代重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)話題，此項(xiàng)技術(shù)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(jī)械生產(chǎn)的重要組成部分。目前，這一導(dǎo)航技術(shù)的研發(fā)，有衛(wèi)星導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航等等其他項(xiàng)目，并逐步投放到實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，取得不錯(cuò)的生產(chǎn)實(shí)踐效果。這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，同樣得益于環(huán)境感知、導(dǎo)航控制、地圖構(gòu)建等技術(shù)環(huán)節(jié)的支持。這些年，在應(yīng)用的推廣實(shí)踐中，有著諸多可探索的成功案例。同時(shí)，在適應(yīng)農(nóng)田耕作環(huán)境復(fù)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(jī)整合各導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)上，能大大提高農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的適應(yīng)性，并能根據(jù)實(shí)際因地制宜地選擇實(shí)施操作程序。
參考文獻(xiàn)
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作者:談元鋒 單位:湟中縣農(nóng)機(jī)管理站