北斗导航技术在农机现代化生产中的应用与功能发展趋势

古丽奴·达来了汗

(额敏县喇嘛昭乡农机管理服务站，新疆 额敏 834615)

0 引言

近年来，卫星导航技术已经应用到人们生产生活的方方面面，我们使用的汽车、手机的很多功能都依靠卫星定位技术来实现。而在农业生产方面，随着农业机械工作能力的不断提升，农业机械能够完成的农业生产任务越来越多，其实际工作质量也大幅提升。在精确农业的要求下，利用卫星定位技术配合农业机械化生产已成为农业机械化生产优化发展的近期目标，且很多先进的卫星定位技术已经应用到农业生产之中。尤其是在我国自主研发的北斗卫星导航系统投入使用后，农业机械的位置监控、农机导航、无人机自动喷药、农业环境监测等众多功能在农业生产中得到了进一步优化，使卫星定位技术逐渐成为了农业生产实施不可缺少的重要技术，这也标志着我国农业逐渐向智能化、精细化和集约化方向转变。

1 农业卫星导航技术的研究现状

21世纪以来，世界范围内的卫星定位技术得到了快速的发展与应用，在农业生产方面，随着精准农业理念在世界范围普及，卫星定位系统作为农业精细化作业的组成技术，能为农业生产的品质提升提供有力帮助。早在20世纪90年代中期，欧美等发达国家就先后在农机装备上配备了卫星定位终端，使农业机械在卫星定位的指导下进行精细化的工作，且卫星定位与农机的融合逐渐丰富到播种、施肥、灌溉、收割等各个环节，现阶段更是与信息和计算机技术实现良好融合，使农业生产逐渐向全部智能化方向转变。

我国的北斗卫星导航定位技术起步较晚，但是其发展速度较快，近几年，在农业上实施了“建设北斗精准时空服务基础设施”的国家级要求，进一步拉近了北斗导航与农机化生产之间的距离。现阶段，北斗导航技术在我国的农业生产中应用十分广泛，且其导航、定位等功能得到进一步完善，使农业生产的便捷性大幅提升。

2 北斗技术在农机化生产中的应用

2.1 北斗导航的应用技术优势

随着国家对于具有北斗导航终端设备的农业机械补贴力度的加大，北斗导航技术在农业机械中的功能研发进一步加强，总体来看北斗导航在农机上的应用具有以下技术优势：一是定位精准度高。现阶段利用北斗导航的卫星定位技术，农业机械根据不同的农业生产需要可以实现不同精度的定位功能，如表1所示，为农机化生产中不同的工作任务对于卫星定位精度的需求，北斗导航在农业范围的应用定位精度可达厘米级，能有效保证农作物播种、农药喷施等高精度作业需求。二是信号覆盖能力强。北斗导航利用地面基站配合卫星定位，能在一些信号遮挡、地理位置不良的区域实现导航功能。相对于其他的卫星定位技术，北斗定位在我国农业生产的信号覆盖效果具有显著优势。三是强大的卫星通讯功能。利用北斗导航短报文通信服务，能实现远程通信及偏远地区通信，并能满足精准农业大范围、大数量通讯的功能需求。

表1 不同生产项目对于卫星定位精度的需求

2.2 北斗导航的主要技术应用方向

2.2.1 植保无人机的自动化作业

近年来，我国农业生产中植保无人机的应用量显著增多，这是我国无人机市场快速发展的结果。植保无人机的自动化作业需要北斗导航技术作为基础保证，在北斗卫星基站及基础设施齐备的地区，植保无人机利用RTK差分技术能够在北斗系统的支持下实现厘米级的作业精度，且利用北斗卫星导航技术，无人机能够实现线路规划、编组作业、精准避障等功能，具有良好的作业质量和适应环境的能力。

2.2.2 农机卫星导航与自动驾驶作业

现阶段很多农机产品配套了北斗卫星导航终端，通过驾驶室内的显示界面，驾驶员能够根据导航信息驾驶农业机械进行生产，驾驶员根据导航规划路径行驶和作业，有利于提高农机作业精准度。同时，卫星导航还能对行驶路线进行监测，对于行驶偏差过大的问题进行及时提醒，有效提高了人工驾驶农机的作业质量。随着农机驾驶技术研究的逐渐深入，很多农机的无人驾驶都与北斗导航技术相结合研发，利用北斗导航厘米级的定位精度，农机自动驾驶技术的实施效果得到了显著提升。

2.2.3 农田信息监测与田间管理

北斗卫星定位技术在农机上的应用有利于提高农田信息监测的效果，一方面利用固定的摄像设备结合GPS组网，能实现对指定田块的生长状态、病虫草害等信息的获取和检测；另一方面利用农机设备上的视觉设备能够实现在农机作业或行驶过程中获取精确的田间位置信息，对于可能存在病虫草害等问题的位置实现精准预报。此外，若农机在田间出现故障，也能通过北斗卫星系统技术预警，以便提供精准救援。

3 北斗导航在农业应用的功能扩展途径

3.1 加强基础设施建设

我国目前农村地区的基础设施建设仍不完善，很多地区要应用北斗卫星导航技术进行农业生产作业仍存在一定难度。要进一步提升北斗导航在农业生产中的应用效果，就必须要加强北斗系统功能实施的辅助设施建设，例如固定基站、无线网络系统等，为北斗导航与农业机械的良好融合提供基础条件，同时利用合理的基础设施作保障，提高北斗导航在农业生产中的实际应用效果。

3.2 加强北斗导航与互联网的联合应用

随着农机移动终端逐渐向功能多样化发展，除北斗卫星定位技术外，农机还应具备移动互联网终端，一方面，利用互联网的信息技术来改善卫星定位与导航的传统、刻板的工作模式，使农业机械的作业方案和实际作业灵活性得到显著提升；另一方面互联网与卫星定位技术的联合应用有利于农机的实时作业情况在网络上实现共享，有利于智慧农业发展的无人化目标的实现。

3.3 优化北斗系统的使用方式

现阶段，农业机械上应用的北斗系统功能，除导航功能外，很多定位功能都需要专业人员和专业知识才能使用。总体上看，北斗系统与农业融合的程度还不够，表现在软件系统的功能集成还需丰富，部分北斗系统的功能实施过程需要简化，以便使北斗系统在农机上应用的过程变得更加简单，农机使用者对于北斗系统功能的应用也更加便捷。

4 结语

北斗卫星导航系统在农业机械化生产中的应用有效改善了我国农业的信息化建设水平，其逐步应用和功能扩展有利于实现自动化农业生产和农田管理等工作，将逐步开启农业生产新模式。从目前来看，北斗系统与农机化的结合在农业生产的播种、施肥、灌溉、收割等方面已经显示出了相关优势，有效提高了生产的便捷程度和作业精确度，更好地保证了农业生产的效率。相信随着北斗导航系统建设的不断完善，其功能和性能也会逐渐地完善和提升，并进一步提高农业机械化的作业水平。