精准农业中的农机自动导航控制技术_图文
农业机械自动导航技术
农业机械自动导航技术【摘要】农业发展过程中，机械设备发挥着非常重要的作用，基于此，相关部门要重视农业机械自动导航技术推广应用工作，依据我国农业发展的实际状况，重视农业机械自动导航技术更新工作，以期能够有效提高我国农业机械化水平。
本文就农业机械自动导航技术进行分析，进一步促进我国农业发展。
【关键词】农业；机械；导航农业要想得到可持续发展，既要重视先进科学技术的应用，不断提高农业机械的自动化水平，充分发挥农业机械自动导航技术的优势，不断降低机械操作人员的劳动强度，降低机械操作对农业收获量造成的印象，重视机械视觉技术、GPS定位技术等的应用，保障我国农业能够真正实现可持续发展。
1农业机械自动导航技术概述详细了解农业机械自动导航技术，可知，其是由引线电缆、农田触感导航、无线电导航、地磁导航等多种导航技术发展而来，在农业发展过程中发挥着关键作用，主要应用于中耕除草、收割作业、自动喷洒农药、插秧耕作等工作中。
同时，农业机械自动导航技术本身具有GPS导航等相关功能，能够根据周围环境信息自动导航，相较于其他导航技术而言，其本身具有定位误差较小的特点，实际应用期间能够自动校正数据信息，最大程度上提高定位的精准度，提升农业机械化水平。
2农业机械自动导航技术的优势2.1降低机械操作人员的劳动强度与其他农业机械化技术相比，农业机械自动导航技术实际应用过程中能够有效减低机械操作人员的劳动强度，有效提高农业生产工作的规范化、自动化水平，与传统农业机械操作技术相比，农业机械自动导航技术实际应用过程中对操作人员专业素养等要求较低，实际应用机械设备过程中，机器设备可以自动根据指令播种、喷药、收割等，最大程度减轻机械操作人员的工作压力，提升机械设备田间作业效率。
2.2降低机械操作对农作物收获量造成的影响实际应用机械设备收获农作物过程中，会对农作物造成一定损伤，导致农业作物产量无法达到预期要求，农业机械自动导航技术的应用，在一定程度上改变了这一状况，不仅能够有效降低农作物收获过程中的减损，还能提升农作物收割、播种操作的精准度，最大程度上降低人为因素对农业物收获等造成的不利影响。
基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统设计
基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统设计一、研究背景与意义随着科技的不断发展，人工智能、机器视觉等技术在各个领域的应用越来越广泛。
尤其是在农业领域，精准农业作为一种新型的农业生产方式，旨在通过精确的数据采集和分析，提高农业生产效率，降低资源消耗，实现可持续发展。
目前市场上的精准农业机械导航定位系统在实际应用中仍存在一定的局限性，如精度不高、稳定性差、适用范围有限等问题。
研究一种基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统具有重要的理论和实践意义。
基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统可以提高农业机械的定位精度。
传统的农业机械导航定位系统主要依赖于GPS定位技术，但受到地形、建筑物等因素的影响，其定位精度较低。
而机器视觉技术可以通过摄像头捕捉农田内的图像信息，结合图像处理算法进行目标识别和跟踪，从而实现更准确的定位。
基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统可以提高农业机械的作业效率。
通过对农田内作物生长情况的实时监测和分析，农业机械可以根据实际情况进行智能调整，如合理安排作业时间、优化作业路径等，从而提高作业效率，减少资源浪费。
基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统可以拓宽农业机械的应用范围。
传统的农业机械导航定位系统主要适用于平坦的农田，对于复杂的地形和环境条件适应性较差。
而机器视觉技术可以在各种复杂环境下实现高精度的定位和导航，为农业机械提供更加广泛的应用空间。
基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统具有重要的研究价值和应用前景。
通过对其进行深入研究，有望为我国农业生产带来更高的效率、更好的质量和更可持续的发展。
1.1 精准农业的概念及发展现状精准农业是指通过现代信息技术、传感器技术、遥感技术等手段，对农业生产过程中的土壤、气候、作物生长等多方面信息进行实时监测和分析，从而实现对农业生产的精确管理。
精准农业的发展可以提高农业生产效率，降低资源浪费，减少环境污染，保障粮食安全，提高农民收入，促进农业可持续发展。
自动导航技术在中国农业机械中的应用
292022.07 农业信息化>>农业工程信息gricultural Engineering InformationA自动导航技术在中国农业机械中的应用摘要：中国土地面积广袤，人口逐年增加。
经济也随之发展迅猛，在这样的大背景下，人口的增长无疑是农业粮食产量的一大压力。
自然而然，传统农业的生产模式及农业技术都已经远远不能满足现实要求，而现代化自动化的农业生产模式逐渐出现在农业领域中，尤其是结合信息技术的发展，农业领域自动化技术首先体现在农业机械方面，因此，该文对自动导航技术在中国农业机械中的应用作一探讨分析。
关键词：自动导航技术；农业生产；农业机械作为农业大国的中国，目前农业信息化已经发展到了一个新高度。
人口增长和粮食需求增长成正比，日益增长的需求刺激人们思考怎样提高农业生产产量，提高农业生产质量。
自动导航技术应用到农业机械和农业生产当中，不仅可以帮助农业机械化加快发展进程，还能帮助农业生产产量的提升。
1 自动导航技术在中国农业机械应用的概念和现状农业机械顾名思义是指在农业生产中运用到的机械工具，不同的农业领域都有各自领域的机械工具，例如农田耕地中会运用到拖拉机，农作物播种时会运用到作物播种机，农作物收获时会运用到作物收获机械。
自动导航技术在农业机械中的应用，主要有几种方式：地磁导航技术、激光导航技术。
地磁导航技术就是运用地球磁力，帮助农业机械设备运行更加稳定有效；激光导航技术则是依赖激光的传递性进行工作。
不论是哪一种自动技术，都是为了通过技术实现当地的农业发展。
将自动导航技术运用在工作上，可以更好地帮助农业生产体系的建立和优化。
中国作为农业大国，一定要抓紧农业的科技化进步，提高农业机械的工作效率，增加农业生产的产量从而提高经济效益，优化农业生产结构[1]。
2 自动导航技术应用在中国农业机械中的意义2.1 减少人工成本和损失，提升劳动安全系数传统农业生产中，劳动人员需要进行复杂而又传统的农业工作，对于劳动人员来说，劳动强度相对较大，传统农业生产人力吴淑琴，郭海杰（内蒙古自治区农牧业技术推广中心，内蒙古 呼和浩特 010020）成本耗费大，相对应的农业产出也相对较低。
拖拉机自动导航驾驶及导航技术
432020.12 农业信息化>>农业工程信息gricultural Engineering InformationADOI :10.16815/ki.11-5436/s.2020.36.010拖拉机自动导航驾驶及导航技术摘要：农业产业化发展对农机设备的数量、性能等提出了更高要求，其中拖拉机自动导航驾驶已经成为得到广泛应用且具有巨大经济效益和社会效益的基本模式。
该文简单介绍了拖拉机GPS自动导航无人驾驶系统，对其自动导航的动态定位技术、NEMA通讯协议、大地坐标系、传感器融合导航等关键技术进行分析，并就拖拉机自动导航技术推广策略展开探讨，希望能为农业机械化生产水平的提升提供些许助力。
关键词：拖拉机；自动导航驾驶；动态定位技术；NEMA通讯协议现代农业生产规模快速增大，必须借助农机设备才能保障生产质量和效率。
拖拉机作为最基本的农机设备，其一直都在农业生产中有着广泛应用。
不过传统拖拉机受驾驶员素质和状态等因素限制，难以实现长期、高质量、高效率作业，无法充分发挥拖拉机作用。
对此，有必要研究拖拉机自动导航驾驶及导航技术。
1 拖拉机GPS自动导航无人驾驶系统随着农业规模的不断扩大和产业化程度的逐渐提升，现代农业生产水平逐渐提高，农机设备的应用范围越来越广泛，拖拉机更是必不可少的重要农机设备。
新疆沙湾县作为优质商品棉生产基地，棉花种植面积达到了180万亩，仅靠传统的人工种植生产模式难以完成如此大规模的棉花种植生产活动，必须依赖机械设备完成包括机械整地、机械铺膜播种、机械植保、机械中耕追肥、机械碎秆、棉籽机械脱绒等在内的各种机械化作业。
而在驾驶拖拉机方面，由于部分驾驶员驾驶技术以及敬业程度等的影响，再加上大规模生产带来的巨大劳动强度，导致棉花种植生产的机械作业中往往存在交接行弯曲、播行不直、接茬不准、机采浪费大、白白浪费时间与精力等问题，难以达到现代农业产业化发展的标准，不利于棉花种植生产水平的有效提升。
农业机械的自动导航控制系统设计
中算 法进行 了分 析 ， 分析 结果 证 明 了算法 的可 靠性 。
题， 研 究者通过引入 Ｇ Ｐ Ｓ导 航 、 惯性导航 、 视 觉 导
距方法 ， 该测距 方法的原理与传统 的 Ｇ Ｐ Ｓ定位 原
理相同， 都是 利用 移动 节点 到 已知基 节点 的距 离求
解 出移动节点的具体位置 Ｊ 。在基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 测距 过程中， 利 用 已知 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ节 点 坐标 ， 借 助 几 何 距
在 二 维坐标 中 ， 假设 Ａ， Ｂ， Ｃ为 已知节 点 ， 坐标
作者简介： 张建（ １ ９ ８ ９ 一） ， 男， 四川大邑人 ， 成都农业科技职业学院助教 ， 成都大学硕士研究生， 主要从事机械
・
Ｉ
５ ４・
２ ０ １ ７年第 ７期
张建 ： 农业机械的 自动导航控制 系统设计
分 别用 （ 。 ， Ｙ 。 ） 、 （ ， Ｙ ｂ ） 、 （ 。 ， Ｙ 。 ）表 示 ； 节 点 Ｄ 为
未 知节 点 ， 用（ ， Ｙ ）表 示 。 节 点 Ｄ 到节 点 Ａ， Ｂ， Ｃ
的距离 分别 为 ｒ ， ｒ ２ ， ｒ ， ， 可 根据 式 （ １ ） 求解 坐标 。
ｆ ｛ Ｉ
研
可
＝ ｒ ２
（ １ ）
√（ 一 ｄ 一 。 ） ＋（ Ｙ ｄ —Ｙ 。 ） ＝ｒ ３
农业生产中的智能农业装备介绍
农业生产中的智能农业装备介绍智能农业是指利用现代信息技术和自动化技术，结合农业生产实际需求，对农业生产进行智能化管理和作业的一种新型农业生产方式。
随着科技的不断进步和农业现代化的推进，智能农业装备在农业生产中起着越来越重要的作用。
本文将介绍几种常见的智能农业装备及其应用。
一、智能农机智能农机是农业生产中比较常见的智能农业装备之一，它利用先进的传感器技术、导航技术和自动化技术，可以实现播种、施肥、除草、喷洒等作业的自动化和精准化。
比如智能播种机器人可以根据作物种植要求，自动识别作物的位置和形态，实现精准播种；智能喷洒机器人可以根据农田实时的作物生长情况和病虫害情况，精确计算喷洒药剂的量并实现精准喷洒，大大提高了农业生产效率和质量。
二、智能农业无人机智能农业无人机是利用无人机技术结合高精度传感器和影像处理技术，对农田进行监测、调查、施肥、喷洒等作业的一种智能农业装备。
无人机可以根据农田需求，自动进行图像采集和分析，实现对作物生长情况、病虫害情况的实时监测和分析，为农民提供决策支持；同时无人机还可以实现精准施肥、精准喷洒等作业，节省人力物力，降低农业生产成本。
三、智能温室智能温室是利用温室自动控制系统、传感器技术和智能化设备，实现对温室环境的智能化监控和调控的一种智能农业装备。
智能温室可以根据作物生长需要和气候变化，自动调节温室内的温度、湿度、光照等环境参数，提供良好的生长环境，促进作物生长和增产增收。
同时智能温室还可以远程监控和控制，农民可以通过手机或电脑实时监测温室环境并进行远程调控，提高了温室生产的效率和质量。
四、智能灌溉系统智能灌溉系统是利用传感器技术、自动控制技术和信息技术，实现对农田灌溉水量和灌溉时间的精准控制的一种智能农业装备。
智能灌溉系统可以根据土壤含水量、作物需水量和气象条件等参数，实时监测和分析灌溉情况，并自动调节灌溉水量和灌溉时间，保障作物的水分需求，提高水资源利用效率，节约水资源，促进农田生产的增产增效。
智能农业中的精确定位与导航系统设计与实现
智能农业中的精确定位与导航系统设计与实现随着科技的快速发展和农业生产的不断升级，智能农业已经成为一个备受关注的领域。
在传统农业中，农民面临着很多困难，如精确施肥、定点喷药、精确播种等。
然而，采用精确定位与导航系统，可以解决这些问题，提高农业生产效率和质量。
本文将探讨智能农业中精确定位与导航系统的设计与实施。
首先，精确定位与导航系统是智能农业中的核心组成部分之一。
该系统主要由全球卫星导航系统（如GPS）和地面图像识别与处理系统相结合，实现对农机、农用器械等精确定位与导航。
通过GPS系统，可以对农田进行精确定位和测量，为后续的作业提供准确的参考。
而地面图像识别与处理系统，可以通过计算机视觉技术对作物以及其他农业要素进行识别和分析，为农业生产决策提供数据支持。
其次，在精确定位与导航系统设计与实现中，关键要考虑的是农业机械的定位精度和导航准确性。
农业机械如拖拉机、播种机等，在农田操作时需要精确定位和导航，以确保作业的准确性和效率。
因此，应选择高精度的GPS系统，并结合地面图像识别与处理系统来实现对农机的精确定位和导航。
同时，为了提高导航的精确性，还可以采用惯性导航系统和差分GPS技术，这样可以减少误差并提高导航的准确性。
此外，还可以通过使用传感器和控制系统，实时监测农机的状态和位置，并自动调整农机或提醒操作人员进行调整，以提高精度和效率。
另外，考虑到不同农业要素的多样性，精确定位与导航系统应具备良好的可扩展性和适应性。
农地的形状和大小各异，作物的类型和种植方式也不尽相同。
因此，智能农业中的精确定位与导航系统需要能够适应不同的农业环境和要求。
可拓展的系统设计可以通过模块化的思路实现，通过增加或调整硬件和软件模块，实现不同农业要素的识别和分析。
此外，还应优化算法和软件，以提高系统的性能和稳定性。
通过不断优化和升级，可以让精确定位与导航系统不断适应新的农业场景和需求。
最后，要注意在设计与实现过程中的技术与经济的平衡。
拖拉机自动导航技术
拖拉机自动导航技术江阿古丽·玛特安N o n g y e j i x i e拖拉机自动导航技术是精细农业技术中的一种,使用该技术可以保证准确的操作行距,工作方向和距离,提高作业精度。
此外还可以减少重复劳动,加快作业进度,减轻驾驶员的工作负荷。
目前发达国家对拖拉机自动导航技术的研究已经取得产品化的成果,我国近几年开始加强对该技术的研究。
自动驾驶车载系统是集卫星接收、定位、控制于一体的综合性系统，主要由卫星天线、北斗高精度定位终端、行车控制器、液压阀、角度传感器等部分组成（如右图所示）。
其中车载系统安装在车内，将GNSS 天线固定在车顶，通常将电台或者3G/GPRS 固定在车外，接收来自参考站的差分信号，达到RTK 解状态，并将定位信息传送给ECU ，ECU 通过RS232接收来自流动站的定位信息，结合角度传感器、陀螺仪感知行驶过程中的摆动与方向，经过数据处理，将控制信号传输给液压，并通过WIFI 或者有线网络在平板电脑上显示相关图形化信息，液压控制器接收到控制信号，控制阀门开关，达到控制方向的目的，作业拖拉机根据位置传感器（GNSS 卫星导航系统等）设计好的行走路线，通过控制拖拉机的转向机构（转向阀或者方向盘），进行农业耕作，可用于翻地、靶地、旋耕、起垄、播种、喷药、收割等作业，达到作业精准的目的。
一、自动导航驾驶系统安装要求1、不限品牌、车型，适用于任何进口及国产拖拉机，车况较好，便可安装该系统。
2、装卸简单方便，在不更改原拖拉机液压系统的情况下安装该系统，不会对原拖拉机造成任何损害，避免了因改装后而出现的液压故障以及车辆保修问题。
3、一套设备可多台拖拉机使用，由于该系统安装拆卸十分简单，一般只需要3个小时，而且不必改变原拖拉机的油路，因此可在不同拖拉机间进行装卸和调用，大大提高了设备的使用效率，可以为几个不同作业期或者在某台拖拉机故障或维修时更换使用一套系统。
二、自动驾驶系统作业注意事项1、拖拉机作业地块与基站距离最好在20千米以内。
拖拉机自动导航技术
拖拉机自动导航技术作者：江阿古丽·玛特安来源：《农民致富之友》2020年第15期拖拉机自动导航技术是精细农业技术中的一种，使用该技术可以保证准确的操作行距，工作方向和距离，提高作业精度。
此外还可以减少重复劳动，加快作业进度，减轻驾驶员的工作负荷。
目前发达国家对拖拉机自动导航技术的研究已经取得产品化的成果，我国近几年开始加强对该技术的研究。
自动驾驶车载系统是集卫星接收、定位、控制于一体的综合性系统，主要由卫星天线、北斗高精度定位终端、行车控制器、液压阀、角度传感器等部分组成（如右图所示）。
其中车载系统安装在车内，将GNSS天线固定在车顶，通常将电台或者3G/GPRS固定在车外，接收来自参考站的差分信号，达到RTK解状态，并将定位信息传送给ECU，ECU通过RS232接收来自流动站的定位信息，结合角度传感器、陀螺仪感知行驶过程中的摆动与方向，经过数据处理，将控制信号传输给液压，并通过WIFI或者有线网络在平板电脑上显示相关图形化信息，液压控制器接收到控制信号，控制阀门开关，达到控制方向的目的，作业拖拉机根据位置传感器（GNSS卫星导航系统等）设计好的行走路线，通过控制拖拉机的转向机构（转向阀或者方向盘），进行农业耕作，可用于翻地、靶地、旋耕、起垄、播种、喷药、收割等作业，达到作业精准的目的。
一、自动导航驾驶系统安装要求1、不限品牌、车型，适用于任何进口及国产拖拉机，车况较好，便可安装该系统。
2、装卸简单方便，在不更改原拖拉机液压系统的情况下安装该系统，不会对原拖拉机造成任何损害，避免了因改装后而出现的液压故障以及车辆保修问题。
3、一套设备可多台拖拉机使用，由于该系统安装拆卸十分简单，一般只需要3个小时，而且不必改变原拖拉机的油路，因此可在不同拖拉机间进行装卸和调用，大大提高了设备的使用效率，可以为几个不同作业期或者在某台拖拉机故障或维修时更换使用一套系统。
二、自动驾驶系统作业注意事项1、拖拉机作业地块与基站距离最好在20千米以内。
农业机械自动导航与控制技术研究
农业机械自动导航与控制技术研究摘要：随着科技的进步和发展，农业机械的自动导航与控制技术逐渐得到广泛应用。
本文主要探讨了农业机械自动导航与控制技术的发展现状以及未来的发展趋势。
从导航技术、传感器技术、智能控制算法等方面进行了详细的研究和分析，并提出了一些可行的优化方案。
通过对比分析，得出了农业机械自动导航与控制技术的优势和不足之处，最后对其未来发展给出了展望。
关键词：农业机械；自动导航；控制技术；发展趋势1.引言随着世界人口急剧增长和农业生产的不断发展，现代农业面临着人力资源短缺、劳动力成本高昂等问题。
因此，自动导航与控制技术在农业机械中的应用变得越来越重要。
自动导航与控制技术的成熟应用，不仅可以提高农业机械的工作效率，减少劳动力成本，还可以减少作物病虫害的发生，提高农产品质量，保护环境等。
本文将从导航技术、传感器技术和智能控制算法等方面进行研究，探讨农业机械自动导航与控制技术的现状和未来发展趋势。
2.农业机械自动导航技术的发展2.1 GPS导航技术的应用全球定位系统（GPS）是目前应用最广泛的农业机械自动导航技术之一。
通过安装GPS接收器，农业机械可以准确获得自身的位置信息，从而实现自动导航。
GPS全球范围的覆盖，高精度的定位和导航功能，使得农业机械在作业过程中能够维持良好的导航精度，提高作业效率。
2.2 特征提取与匹配技术的研究特征提取与匹配技术是农业机械自动导航与控制技术中的重要组成部分。
通过图像处理技术，提取作物、土壤等特征，然后通过匹配算法，实现农业机械的自动导航与控制。
特征提取与匹配技术的研究目前仍然存在一定的挑战，需要更加完善和精确的算法，提高农业机械的导航精度和效率。
3.农业机械自动控制技术的发展3.1 传感器技术的应用传感器技术在农业机械的自动控制中起着关键的作用。
通过安装各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，农业机械可以准确感知环境参数，并根据参数调整自身的工作状态。
浅析农业机械自动导航技术
浅析农业机械自动导航技术自动导航技术在我国农业发展中发挥着重要的作用，农业机械自动导航技术是我国农业技术体系中的一项核心关键技术，经过大量的农业应用实践证明该技术在耕作、播种、施肥等众多环节都收到良好的应用效果。
在我国农业的生产和发展领域，农业机械逐渐向自动化和智能化方向发展，其中自动导航技术的应用是对于农业生产效率和农业生产安全具有很好的保障作用，并且在一定程度上降低了机械操作人员的劳动强度。
基于此，本文试对农业机械自动导航技术的发展和应用优势进行分析，进而探讨农业机械自动导航技术的要点，旨在促进我国农业机械化水平的提升。
标签：农业机械；自动导航技术；研究随着我国人口数量的增加，我国的粮食需求量逐渐增加，这为农业发展带来了新的挑战。
传统的农业机械化水平已经不能满足当前的农业生产发展需求，在这种情况下，农业机械自动化技术来是成为重点研究对象。
其中农业机械自动导航技术对于农业机械操作的稳定性和安全性都具有很大的保障作用，在实践应用中获得了良好的效果。
由此看来，农业机械自动导航技术在我国农业生产发展领域具有很好的应用前景，尤其是针对大规模机械化作业的平原区域，更应该重视起农业机械自动导航技术的推广和应用，以促进我国农业更好更快地发展。
一、农业机械自动化导航的发展农业机械化自动导航技术经历了对农田触杆的导航、引线电缆的导航、地磁导航和无线电导航以及激光导航等多种的导航的方式的不断改进和发展。
地磁导航主要是对地磁场的矢量性进行合理的利用，即利用地球较近地点的地磁矢量不同于其他地点的地磁矢量的特性来实现导航。
引线电缆导航的技术主要是通过在行驶的路线下埋设电缆或者磁钉，从而为导航车辆提供导航信息，其主要的优点是能够对各种路面的环境进行很好地适应，在多种天气情况下都可以对导航信息进行稳定地提供。
但是探测范围较小，并且还需要对导航的道路设施做比较大的变动。
激光导航主要是利用激光发射器发射的激光束照射目标，并且在车上安装激光接收装置，对激光的信号进行接收，然后对车辆偏离照射或者反射激光束的程度进行精密计算，从而对车辆行进的方向进行不断地调整，完成导航，主要的缺点就是受天气条件的影响比较大，不能进行全天的工作。
精准农业中的卫星导航定位技术
精准农业中的卫星导航定位技术精准农业中的卫星导航定位技术主要包括农业机械控制、精准病虫防治和灌溉、农田资源的普查和规划等。
1．农业机械控制卫星导航定位技术在农业机械控制中的应用主要包括变量施肥播种机、联合收割机、无人驾驶拖拉机等。
（1）变量施肥播种机精细农业变量控制的出发点是把大田块细化为小田块，按小田块收集田间状态信息，根据其差异性做出作业决策，即依据当前土壤养分状况和作物生长状况等田间状态信息编制出田间施肥或播种变量作业处方信息。
作业处方信息包括田间不同区域应有的施肥量或播种量、定位信息、步进电机步进值等农事变量作业信息，并有针对性地加以实施。
但不同的农田，农田信息分布空间差异较大，导致单位网格作业面积的大小定义差距较大，这样就必须根据网格大小采用不同精度的GNSS或DGPS数据。
（2）联合收割机在联合收割机上安装全球定位系统接收机和地理信息系统，在农作物收货的时候，利用GNSS技术和产量传感器，由此获得农田作业区内不同区域、不同地块的农作物产量分布，把这些数据经过处理后可以制作产量分布图。
之后，再将影响农作物生产的种种因素数据输进计算机，从而通过产量数据对比的方式，确定农作物产量分布不均匀的原因，并且制定相应有效的措施。
由此，设计出农业机械的智能控制软件。
在农田作业过程中，根据按需投入的原则，推进分布式投入，并综合分析某个农田、具体田块的总产量有没有提高或者减产，然后制定新的针对性更强的田间投入方式。
相应的利用农作物的产量分布图，可以控制联合收割机的行驶速度、割幅，从而控制收割速度、脱粒喂入量，达到最佳的收割效果和最大的收割效率。
（3）无人驾驶拖拉机无人驾驶拖拉机是由固定操作站控制的无人驾驶农业机械，在卫星全球定位系统或在田间附近地面系统的导航下工作，具有很多优越性：可实现 24小时内连续精确作业；没有驾驶员，就没有必要安装驾驶室和操纵机构；可增加空间来安装农具，并减少机器重量，可提高机组工作效率。
最新-农业机械中导航技术的应用 精品
农业机械中导航技术的应用摘要当前经济的发展与科技的结合日趋紧密，在农业的发展中，大型农用机械和高精度农用科技的投入给农业生产力提升带来到了新的革命。
文章以农业机械中的导航技术应用为切入点，通过分析导航技术的发展，导航技术的主要门类以及导航机械中的具体技术应用方式，阐述了农业机械中导航技术对农业发展的巨大作用，希望能对我国农业经济的进一步科学化带来新的启示。
关键词农业经济；机械化；导航技术；应用1农业导航机械的发展1卫星导航。
卫星导航是导航技术的起源。
随着地理信息技术以及地球卫星装备的丰富和完善，卫星导航的精度与传感速度等性能也得到了不断地提升。
以目前应用最广的民用导航导航为例，美国斯坦福大学农业技术学院的农业机械教师在20世纪60年代为约翰迪尔7800拖拉机设计了一套导航系统。
在驾驶室内安装了四通道传感器，航向响应约为1°，直线跟踪偏差小于2。
而且日本、加拿大、欧洲各国也纷纷对该项技术进行了研究。
利用技术解决了插秧机、农业喷洒机、收割机等大型农业机械的导航问题。
2机械导航。
在立式园林和农田中，除了导航之外，还可以运用机械导航对农业机械进行指引。
机械导航主要是利用导航仪里的传感接收器，对车辆或者机械前进进行引导，对固体引导目标进行接触式的导航。
使用目标大多为果园、树林、玉米高粱等直立式固体农作物。
我国在该项技术上曾取得一定的突破，朱磊、何卿教授在拖拉机等设备上安装接触式机械导航，对玉米田间作业进行导航，导航精度和控制力度大大提高。
3视觉导航技术。
20世纪80年代，英国率先在农业机械上研发视觉导航技术。
相比于卫星导航的高昂费用，视觉导航在农业中的使用前景更加广阔。
英国人将里程记录仪和视觉传感器安装到农业车辆中，通过卡尔曼滤波完成信息的输送。
经过试验对照，在同面积的农业作业中，视觉传感器引导的视觉导航比卫星导航在灵活性和精确度上都有着一定的优势。
随着现代视觉图像收集与处理系统的不断进步，视觉导航也增加了图像识别与分辨功能，比如瑞典的变换技术可以除去杂草等植物的干扰，增加了农机的使用效率等。
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• 适用系统
– System 150/200/250
• 主要特性
– 能提供快速、高精度自动驾驶 – 可达到2cm精度 – 适合于所有地形状况
• 适用系统
– System 150/250
d3
d4
(x,y,z)
位置测量
• 伪距差分（DGPS）动态定位
位置测量
• 载波相位差分（RTK）动态定位
Global Navigation Satellite System
• 24-35颗卫星 • 分布在3-6个轨道平面 • 平均轨道高度19100-23616km • 转道倾角55-65度 • 周期11-14小时
自动导航变量喷药机
• 国家“十二五”科技支撑计划项目研究成果
97/45
处方图
地速传感器 变量控制器
药
箱
比例阀
GPS信息
分
水
隔膜泵
涡轮流量计
压力 传感器
器
电磁阀 98/45
• 检测方法
– “A-B”直线导航模式
– 50米距离直线控制自动运行
– 速度设定： 3、5、7km/h
• 检测结果
2013年7月
国内农机导航技术研究
• 中国农业机械化科学研究院
• 北京农业信息技术研究中心 （国家农业信息化工程技术研究中心）
国内农机导航技术研究
• 中国科学院沈阳自动化研究所
现代农业精准作业测控技术实验室
拖拉机
插秧机
种肥机
喷药机
精密电源
精密万用表
波形发生器
多功能校准仪
Multisim
Keil MDK-ARM
精准农业中的农机自动导航控制技术_图文 .pptx
• 精准农业 • 农机导航技术研究现状 • 未来农机导航技术发展趋势 • 结束语
斲木为耜， 揉木为耒， 耒耨之用， 以教万人。 始教耕。 故 号神农氏。
——《史记·三皇本纪》
锄禾日当午， 汗滴禾下土， 谁知盘中餐， 粒粒皆辛苦。
农机自动导航 精量播种施肥
导航误差 变量喷药控制误差
1.7cm
5%
• 精准农业 • 农机导航技术研究现状 • 未来农机导航技术发展趋势 • 结束语
地形补偿 自动转弯 主动避障 多机协同
– 21 颗工作卫星 – 3 颗备用卫星 – 6 个轨道面 – 轨道倾角55度 – 平均轨道高度20200km – 周期11小时 58分钟
• 地面控制系统
– 主控站：1个 – 监测站：5个 – 注入站：3个
监测站
G P S卫 星
主控站
注入站
GPS
• 工作频率
– L1：1574.42MHz±10MHz – L2：1227.60MHz±10MHz – L5：1176.45MHz±10MHz
Bn
A1
A2
An
• 基于边界线的路径规划
农机转向控制
• 光靶导航
农机转向控制
• 辅助驾驶
农机转向控制
• 自动驾驶
• John Deere
– GreenStar Lightbar 光靶引导系统 – GreenStar AutoTrac 自动驾驶系统
• 光靶引导系统
– StarFire 300 接收机 – Greenstar 光靶
运动 状态
导航规划
直线跟踪 曲线跟踪
转向角
转向控制
PID控制 智能控制
农机运动模型
运动学模型 动力学模型
运动 状态
• 二轮车模型
YG
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Lt
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C
XG
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t
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Lt
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γ VY
G(Vx,Vy)
• 纯几何跟踪模型
– 传感器站（GSS，30个）
• 工作频率
– E2-L1-E1：1575.42 MHz – E6：1278.75 MHz – E5b：1207.14 MHz – E5a：1176.45 MHz
• 测量精度
– 定位：4-6m – 授时：50ns
• 空间星座
北斗
北斗
• 地面控制系统
– 主控站 – 测轨站 – 测高站 – 校正站
• 基于物联网的联合收割机群协同作业技术研发与示范 （2013AA040403）
– 国家科技支撑计划项目
• 农业装备分布式控制技术与集成平台研发（2011BAD20B0603）
现代农业精准作业测控技术实验室
核心装置
• 模块化、规范化、平台化
82/32
• 系统配置 • 任务管理 • 路径规划 • 作业监控
• ARM9 核心 • 10” LCD 触摸屏 控制装置
• 机械式
转向控制装置
• 液压式
• ARM9 核心 • SD卡 • CAN 接口 • 导航控制算法
• 连杆转动式 • 直线位移式 • 智能检测器
• ARM9 核心 • ucOS-II系统 • CAN 接口 • 变量作业控制算法
变量喷洒农药 收获自动测产
• 世界现代农业的主要发展趋势
– 美国70%、英国15%、德国10%
• 精准农业技术研究和应用效果显著
– 节约灌溉水：50% – 节约化肥：30% – 节约农药：30% – 降低生产成本：20%
• 精准农业
– 精确的数量 – 准确的时间、地点、方式
精准作业
准确的时间、地点、方式、数量 精确地实施播种、施肥、喷药、收割等田间作业
• Topcon
– System 110 光靶引导系统 – System 150 自动驾驶系统 – System 200 一体化控制系统 – System 250 G3一体化自动驾驶系统
• 光靶引导系统
– GX-45 控制器 – AGE 接收机 – ASC-10 电子控制器 – 光靶吸盘
• 自动驾驶系统
• 我在哪？
• 位置测量
• 我要去哪里？ • 路径规划
• 我怎么去？ • 路径跟踪
• 传感器 • 农机模型 • 转向控制
导航传感器
位置、航向 车轮转角
农机 状态
农机状态
农机 状态
运动 状态
导航规划
直线跟踪 曲线跟踪
转向角
转向控制
PID控制 智能控制
农机运动模型
运动学模型 动力学模型
运动 状态
• 1920s
国内第一套大型联合收割机自主导航系统
• 柏油路面
– 平均误差 5.6厘米（直线） – 平均误差 8.4厘米（曲线）
• 稻田
– 平均误差 11.2厘米（直线） – 平均误差 15.7厘米（曲线）
2011年9月
江苏省农业机械 试验鉴定站
• 组织单位
– 中国机械工业联合会
• 鉴定结论
2011年11月
– 该成果在大型联合收割机自动导航控制技术 研究及导航控制系统设计开发方面，取得了 具有创新性的成果，达到了国际先进水平。
• 主要特性
– 标准总线接口界面 – 自动调节拖拉机液压阀 – 适合于目前市面上的所有机车
• 适用系统
– System 200/250
• 主要特性
– 需安装液压控制阀 – 需安装车轮角度传感器 – 能自动驾驶拖拉机、收割机等
国内农机导航技术研究
• 华南农业大学
国内农机导航技术研究
• 中国农业大学
• 主控站
– 管理、协调地面监控系统各部分的工作； – 收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站； – 监控卫星状态，向卫星发送控制指令； – 卫星维护与异常情况处理。
• 监测站
– 接收卫星数据，采集气象信息； – 将所收集到的数据传送给主控站。
• 注入站
– 将导航电文注入GPS卫星
• 空间星座
– Steering attachment for tractors（US Patent）
• 1930s
– 利用绕在一个大圆筒上的钢琴弦导航
• 1970s
– 低频、低电流线圈导航
• 1980s
– 机器视觉导航
• 机械触手 • 机器视觉
• 激光
主要导航传感器
• 卫星导航
• 单点动态定位
(x2,y2,z2)
• 智能 CAN 节点
– RS232/485 – DI、DO – AD
• 农机总线
– ISO 11783协议栈 – 导航应用协议
92/45
• 国家“863”计划项目研究成果
稻麦联合收割机
长x宽x高
8.8×4.97×4.1 m
轮距（前/后） 2.45 / 2.23 m
转向半径
8m
额定功率
128 kw
• 空间星座
– 27 颗工作卫星 – 3 颗备用卫星 – 3 个轨道面 – 轨道倾角56度 – 平均轨道高度23616km – 周期14小时 22分钟
• 地面控制系统
– 控制中心（GCC，2个）
• 法国 • 意大利
– 上行站（GUS，14个）
• 遥测跟踪控制（TCC，5个） • 任务上行链路（ULS，9个）
北斗
• 工作频率
– B1：1561.098 MHz±2.046MHz – B2：1207.14 MHz±2.046MHz – B3：1268.52 MHz±10.23MHz
• 测量精度
– 定位：10m – 授时：50ns – 测速：0.2m/s