农业机械自动导航系统及关键技术

农业是国民经济发展的基础，是保障人类生存与发展的必要经济活动。随着科学技术的发展，农业逐步走向机械化、自动化和智能化的发展道路，农民逐渐从农业生产中解放出来。尤其是以全球卫星定位系统为代表的导航技术在农业生产中的应用，极大提高了农业生产的效率和质量。本文系统阐述了农业机械导航关键技术，并对其发展前景进行了分析。

在国家惠农政策以及科学技术的扶持和推动下，自动控制技术以及电子计算机技术广泛的应用于农业生产中，农业生产逐渐迈向现代化的道路。现代农业基本实现了机械化、自动化以及智能化生产，机械动力取代人力和畜力，农民作业负担减轻。此外，GPS、遥感等导航技术在农业中的推广和应用，实现了部分生产作业和管理自动化，作业效率和质量显著提升，农民生活条件大大改善，同时加快了国民经济发展的速度。

1农业机械自动导航系统及关键技术

农业机械自动导航系统是科技进步与发展的产物，经过众多科研工作者的努力与实践，农业机械自动导航系统不断改进和优化，其运行更加稳定、安全，为指导农业生产提供了重要的条件。农业机械自动导航系统包含导航感知系统、控制决策系统以及车轮转向控制系统三个部分。

1.1导航感知系统

导航感知系统主要是利用导航传感器对农业机械进行精准定位，以实现农业生产自动化的目的。导航感知系统主要包括机器视觉技术、GPS技术以及惯性导航技术等，其中机器视觉技术应用最为广泛。

1.1.1机器视觉技术

机器视觉技术主要是利用计算机以及工业摄像机来模拟人类视觉功能准确的判断路线，并有效规避周围障碍物的影响。机器视觉控制技术的灵活性比较强，能够全面的采集各种农业信息，且运作成本比较低。在复杂多变的农田作业环境中，机器视觉技术可以通过采集周围环境信息并对周围的环境状况进行分析，识别出作物位置和方向，并制定出准确的车辆跟踪路线，为车辆规范运行提供重要依据。

1.1.2GPS定位技术

GPS定位技术充分结合了卫星技术以及通讯技术的优势，利用导航卫星进行测时和测距作业。GPS定位技术具有全天候(不受任何天气影响)、全球覆盖、方便快捷、高效等特点，在农业生产中应用比较广泛，可以实现农业生产的高效性目标，具有良好的经济和社会效益。

1.2控制决策系统

导航控制决策系统主要是通过科学的控制算法对机械车辆转向进行控制，根据农业生产作业的实际需要自动调整车轮的方向，使车辆少走弯路，并按照规定的路线进行农业生产作业，切实提高农业生产的效率。常用的控制技术有PID控制技术、模糊控制技术以及神经网络控制等多种智能控制技术。

1.2.1PID控制技术

PID控制技术起步较早，与其他控制技术相比其发展相对比较成熟，具有灵活便捷的特点，被广泛的应用于农业以及工业生产中。PID控制技术在农业生产使用过程中，只需要设定Kp、Ti和Td这三个参数即可，如果农业生产作业负载发生变化，可以对PID参数进行重新整定，直到达到满意的控制效果。

1.2.2模糊控制技术模糊控制技术主要是利用模糊数学语言描述的控制规则来操纵导航控制系统运行。模糊控制技术可以采集全面的数据信息，为导航控制系统运行提供重要的依据。模糊控制技术与PID控制技术相比，具有适用范围广、对时变负载具有一定的鲁棒性的特点。导航车辆如果在行驶过程中其行驶路径与预定义的路径存在一定的偏差，那么这些偏差信号就会通过模糊控制技术录入到导航系统中，模糊控制模块根据规则对偏差信号进行判断，并输出正确的路径信号，指导导航车辆正确行驶。

1.3车辆转向控制系统

车辆转向控制系统主要依靠电机驱动控制模块、液压控制阀组系统模块等对车辆进行适当的调节，以满足农业生产的需要。电机驱动控制技术。将电机驱动控制系统安装在导航车辆的方向盘上，然后利用计算机、电机驱动器以及方向切换装置对车辆方向进行调节。控制决策系统将控制指令通过计算机发送给电机驱动器，电机驱动器在接收指令后与直流电机共同配合按照指令规定调整车辆转速与方向，使导航车辆能够按照预定义的路径行驶。

2农业机械导航关键技术的发展

随着科学技术的不断发展以及科研工作者的不懈努力，农业机械导航技术得到了进一步的发展。农业机械导航技术体系中衍生出了诸如电磁导航以及激光导航等新型导航关键技术，其中电磁导航具有操作简单、使用性能优越、使用年限长以及抗干扰能力强的特点，被广泛的应用于实际的农业生产中。激光导航在科研人员的长期努力下研制成功并投入到农业生产中，在农业生产作业中呈现出了测距精度高、分辨能力强以及抗干扰能力强的优势，且这种导航系统自身体积小，自重轻，方便农民操作，具有较高的实用价值。

3结语

由于农业生产环境具有多样性和复杂性，需要农业机械能够在不同的情况下采取合适的导航技术策略，以有效地完成相应的生产作业。现阶段，农业机械导航技术已经被商业化应用，大大提高了农业机械的作业效率和作业质量，同时降低了驾驶人员的劳动强度。但是农业机械导航技术仍然存在不足，相关人员在实际操作中应不断进行总结和改进，以保证农业生产作业顺利进行。随着科学技术的不断发展，相信农业机械导航关键技术会得到进一步的提升和完善，其使用性能将更加优越，农业生产效率将会显著提高。