农业机械自动导航技术研究进展

杨继芳，高民

（新疆石河子职业技术学院，新疆 石河子 832000）

近几年，国内农业技术不断进步，与机械设备相结合，大大提高了国家粮食产量，降低了农业风险发生的、概率，推动了我国农业的发展。由于我国农业机械技术落后，虽然一定程度上减少了劳动力，但仍存在效率低、精度差的问题。而目前，随着自动导航技术越来越先进，其带来的便捷性、高效性受到人们的重视，该技术逐渐普遍的应用在各个行业领域当中。在农业发展中更是如此，其与农业机械的结合不仅能够提高机械工作效率和精准度，还能提高农产品的产值，大大增加了农业收益。所以，我们国家的农业想要长远发展，需增加农业机械和自动导航技术的结合力度，这也是把农业进行数字化的重要一步。

1 自动导航在农机中的发展

民以食为天，由此可见，对一个国家来说农业是十分重要的产业。为了满足国内粮食需求，提高产量，农业机械在逐渐被机械化、自动化。在这个过程中，出现了一种可以解放农民双手，增加产值的新技术，即农业机械自动化技术。此技术把导航技术利用到农业机械当中，而导航技术具体的有：引线导航、地磁导航、激光导航等。将机器的信号接收设备和预先埋设在地下来发射磁力的装置进行配合工作的是引线导航；通过地球的磁力来完成机械装置导航工作的是地磁导航；充分借助激光的传递性，建立机器接收设备和所发射的激光光线之间的联系来进行导航控制工作的是激光导航。但是由于我国土地辽阔，面积较大，区域的不同导致各个地方之间的环境差别较大，因此一定要考虑在地形环境不同时对导航工作的影响，所以就需要自动导航技术扩大发展范围，多方向多种类的发展。

2 测量农业机械位置的方法

如何准确地测出农业机械的位置是农机自动导航技术最先需要克服的问题。测定农业机械位置主要包括对其航向、位置、车轮转角以及速度等内容。在这些内容中，测量机械每一刻的位置是最重要的。现在普遍用来测定其位置的方式主要有两种，分别是对相对位置和绝对位置的测量方法。前者工作的核心是对导航基线和机械之间位置关系的测量，而后者工作的核心是测量机械在空间地形上的位置。

2.1 视觉导航技术

通过借助计算机技术对人的视觉感官进行模拟，再从得出的效果图像里选出有价值的信息，从而对这些信息理解分析和处理之后进行实际的控制测量，这就是机器视觉的位置测量方法。工作速度快，效率高是此方法最突出的优点，同时计算机自身对信息的容量也比较大，可以储存大量信息，其他各方面功能也比较完善。在此方法中，自动导航技术通过机械设备的摄像装置来采集信息和传递信息，借助图像识别技术对采集到的信息进行作物识别，把两者结合就确定了机械的工作基线。此方法主要采用最小二乘法、垂直投影法和Hough变换法来进行导航基线的测量和识别农作物。其中，最小二乘法有测量准确性和工作效率比较高的优点，所以工作人员使用此方法来检测直线段基线是比较常见的。而借助成图方法，对采集的图形进行灰化处理，再通过垂直投影法对处理后的图像里的非目标区域和目标区域展开精准的划分，这是垂直投影法。对农业目标区里农作物有多少行就可以用此法来确定。Hough 变换法是当前阶段使用最普遍的一种检测直线段基线的方法，由于在实际的使用时，Hough变换法可以有很好的鲁棒性能，所谓"鲁棒性"，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。其他外界因素对它的影响很小，在发展数年之后已经成为了一种应用和研究方面最为普遍的导航方法。

2.2 测量位置的GNNS技术

当前主要有我们国内的北斗卫星系统、NAVSTAR GPS、GLONASS这些GNSS技术能够支持用于商业服务。其中NAVSTAR GPS应用的时间最久，范围最广。对于GPS技术人们已经非常熟悉了，它普遍存在于我们每个人的手机上、汽车上、甚至于手表上。虽然国内对GPS技术的研究落后于国外，但经过这些年科研人员的不懈努力，国内这项技术已逐渐完善，尤其值得关注的是近年来导航技术在农业装备中的应用逐年上升。GPS全球定位卫星导航技术的一个方向就是应用在农业领域，它不仅可以提升农业生产产值和生产效率，还能减少人力的浪费，促进农业的发展。但是由于环境会影响GPS技术的准确性，所以要根据实际的情况来进行选择。

3 结语

由上述可知，新发展下的农机导航操作系统基本都是由任务执行单元、机械控制单元和检测单元这三部分一起组成的，在实际的操作过程中，上面三部分单元明确分工，合作效率高，可以使农业机械在很大程度上顺利、快速的完成作业任务，符合当前我国农业精准化理念。近几年，自动化导航技术在农业机械上的应用逐渐成熟，计算机的储存量和传感器等辅助设备也越来越强，使农业自动化和精密程度更进一步。但以目前实际情况来说，农业机械自动化导航技术还是有一定的缺点，仍需要科研人员去努力探究，使其更加完善和先进。