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【摘 要】在农业生产中应用卫星定位系统，可提高播种、喷药、收获等农田作业交接行的精准度，减少农作物生产投入成本，提高农机作业质量，降低成本，增加经济效益，避免作业过程中产生衔接行的“重漏”。文章介绍了卫星定位系统在昌吉市农业生产中的应用情况。
【关键词】System150系统；自动驾驶导航系统；农业生产；应用
昌吉市总播种面积76667hm2，是全疆重要的粮棉油战略储备基地。为在有限的土地上进一步提高农作物产量，那就需要更高技术的精耕细作，实现精细化农业生产。精细农业是相对于传统农业而言的，是在现代信息技术、工程技术等高新技术的基础上发展起来的现代农业生产形式，其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术、激光技术和计算机自动控制技术。目前精细农业已成为合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本、改善生态环境的一种重要的现代农业生产形式。自动驾驶导航系统就是精细农业的核心技术之一。
2013年，昌吉市建立农机化示范基地6个，核心区面积800hm2，州、市财政拿出50万元资金支持安装了6套GPS导航自动驾驶系统（System150系统），完成了核心区种植的800hm2甜菜、棉花、玉米及水稻等作物的全程机械化播种。
1 System150系统工作原理
自动驾驶导航系统由基准站、车载卫星定位组件、决策支持组件以及自动控制组件组成等四部分构成。
基准站能够接收定位卫星信号，通过计算得到信号中包含的误差，并获取误差改正参数；然后通过电台或者网络等通讯手段，将改正参数播发出去，为车载卫星定位组件提高定位精度。
车载卫星定位组件即GPS流动站。该组件安装在拖拉机顶棚上，同样接收定位卫星信号，定位出机械当前位置、速度等信息，并接收基准站播发的改正参数，将定位精度提高至1～2cm。
决策支持组件是自动驾驶导航系统的控制中枢。该组件能够人工设定并规划拖拉机行进路线，接收车载卫星定位组件提供的位置、速度信息并自动与规划路线进行反算，然后计算出合理转向方式，发出指令，控制自动控制组件。
自动控制系统即为最终控制车辆转向的部分。自动控制系统通过接收决策支持组件给出的指令控制车辆转向，最终实现自动控制。
自动驾驶导航系统将卫星定位、决策支持以及自动控制有机的进行结合：基准站和车载卫星定位组件结合，实时、高精度定位出车辆当前位置、速度等信息并提供给决策支持组件；决策支持组件反算出当前位置与规划路线的偏差并控制自动控制组件，进行合理的转向调整，最终实现自动控制，完成既定的工作目标。
2 System150系统主要特点
（1）电动方向盘采用最先进的磁驱动技术，无摩擦；利用花键与转向器连接，大大提高了安装速度。
（2）适用各种拖拉机车型，方向盘驱动，安装、拆卸方便。包括收获机等均可采用此套系统进行控制，从而提高GPS的应用率，大大减少成本。
（3）先进的卫星接收机，在恶劣环境下也能接收到卫星，从而保证实时定位的精度。
（4）控制器软件运用中文，图形显示明显，方便易学。
（5）采用全球定位技术，能够24w连续作业，加快播种、施肥、收获等作业的进度。
3 自动驾驶技术在昌吉市农业生产中的应用效果
3.1 应用效果
用该技术对甜菜、玉米、水稻和棉花等作物进行播种，大幅度提高了作业时交接行的精准度，避免作业时产生交接行的“重漏”， 1000m播行垂直误差不超过2.5cm，接茬准确率达到100%，提高了土地、水、肥、药的利用率，为后期田间管理、收获作业打下了坚实基础；同时还延长了作业时间， 抢抓了农时，提高了作业效率。通过召开现场观摩会，受到了区、州、市领导和农民朋友的好评，收到了非常好的效果。
3.2 效益分析
3.2.1 经济效益
使用GPS导航自动驾驶技术，大幅度提高了作业时交接行的精准度，能节约土地面积3%。以棉花为例，棉花株数提高3%以上，同一地块、同一架播种机，采用自动导航机械化作业技术，667㎡株数在去年的基础上增加了690株，每株5铃、每铃5g，667㎡产量增加17.25kg，增收138元；全市1400hm2核心区用GPS导航自动驾驶技术可增加土地面积24hm2，提高土地产出率。
采用全球定位技术，能够24h连续作业。结合本地实际，使用自动导航播种比常规播种每天多作业2.7hm2，加快了播种进度，缩短了播种期，减少了雇用技术人員的费用，降低了成本。
3.2.2 社会效益
使用GPS导航自动驾驶技术，解决了一直以来困扰农机人的“播行端直、接茬准确”和雇用高技术人员难、工钱高的问题。24h连续作业使作业时间不受白天黑夜的限制，大大提高了机车的出勤率和时间利用率，缩短了播种期，减少了技术人员的雇佣费用，降低了成本，减轻了驾驶员的劳动强度，有效提高了作业质量。农民使用装有卫星定位系统的机车进行播种，可增加农机手的收入。通过卫星定位系统机车的帮助，农民可以尽早完成土地种植，然后投身进行二三产业，实现农村劳动力转移，进一步增加农民收入，缓解了春耕生产期间用工难的问题。后期喷药时作物生长茂盛，行距很难分辨，需要有人在前面分行，否则会出现分行不清而严重轧苗的现象。但使用该技术作业时可自动分行，省去分行需要的人力和费用，降低了生产成本，提高了农机作业质量和效率，实现节本增收。
4 自动驾驶技术在昌吉市应用的必要性
4.1 农田标准化作业
昌吉市农业生产逐步由传统农业向现代农业跨越，形成了标准化作业和规范性操作，示范带动农业生产方式转变和机械化水平的提高，使农作物种植实现规范化、集约化、标准化。
4.2 可降低劳动强度，提高田间作业质量
GPS导航自动驾驶技术通过在拖拉机上安装电动方向盘，控制系统根据设计路线实现自动转向，驾驶操作人员不用关注拖拉机方向盘和行走方向，可降低驾驶操作人员的作业疲劳度，提高田间作业质量。
4.3 可延长作业时间，提高作业效率
GPS导航自动驾驶技术不受作业时间的限制，大大提高了机车的出勤率和时间利用率，缩短了播种期。
5 存在的问题
一是自动驾驶导航系统安装和使用费用较高，农机户难以接受；
二是在林带较近地块作业，定位系统信号不稳定，影响作业。
6 结束语
GPS导航自动驾驶技术应用在农田作业中，可保证播种、喷药、收获等农田作业时交接行的精准度，避免作业时交接行的“重漏”，能有效提高农机作业质量，降低成本，增加经济效益。
参考文献
[1]周俊，张鹏，宋百华.农业机械导航中的GPS定位误差分析与建模[J].农业机械学报，2010（04）.
[2]任俊杰，王金柱.浅谈GPS卫星定位和自动导航系统在农业机械上的应用[J].农业机械，2011（15）.
【关键词】System150系统；自动驾驶导航系统；农业生产；应用
昌吉市总播种面积76667hm2，是全疆重要的粮棉油战略储备基地。为在有限的土地上进一步提高农作物产量，那就需要更高技术的精耕细作，实现精细化农业生产。精细农业是相对于传统农业而言的，是在现代信息技术、工程技术等高新技术的基础上发展起来的现代农业生产形式，其核心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术、激光技术和计算机自动控制技术。目前精细农业已成为合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本、改善生态环境的一种重要的现代农业生产形式。自动驾驶导航系统就是精细农业的核心技术之一。
2013年，昌吉市建立农机化示范基地6个，核心区面积800hm2，州、市财政拿出50万元资金支持安装了6套GPS导航自动驾驶系统（System150系统），完成了核心区种植的800hm2甜菜、棉花、玉米及水稻等作物的全程机械化播种。
1 System150系统工作原理
自动驾驶导航系统由基准站、车载卫星定位组件、决策支持组件以及自动控制组件组成等四部分构成。
基准站能够接收定位卫星信号，通过计算得到信号中包含的误差，并获取误差改正参数；然后通过电台或者网络等通讯手段，将改正参数播发出去，为车载卫星定位组件提高定位精度。
车载卫星定位组件即GPS流动站。该组件安装在拖拉机顶棚上，同样接收定位卫星信号，定位出机械当前位置、速度等信息，并接收基准站播发的改正参数，将定位精度提高至1～2cm。
决策支持组件是自动驾驶导航系统的控制中枢。该组件能够人工设定并规划拖拉机行进路线，接收车载卫星定位组件提供的位置、速度信息并自动与规划路线进行反算，然后计算出合理转向方式，发出指令，控制自动控制组件。
自动控制系统即为最终控制车辆转向的部分。自动控制系统通过接收决策支持组件给出的指令控制车辆转向，最终实现自动控制。
自动驾驶导航系统将卫星定位、决策支持以及自动控制有机的进行结合：基准站和车载卫星定位组件结合，实时、高精度定位出车辆当前位置、速度等信息并提供给决策支持组件；决策支持组件反算出当前位置与规划路线的偏差并控制自动控制组件，进行合理的转向调整，最终实现自动控制，完成既定的工作目标。
2 System150系统主要特点
（1）电动方向盘采用最先进的磁驱动技术，无摩擦；利用花键与转向器连接，大大提高了安装速度。
（2）适用各种拖拉机车型，方向盘驱动，安装、拆卸方便。包括收获机等均可采用此套系统进行控制，从而提高GPS的应用率，大大减少成本。
（3）先进的卫星接收机，在恶劣环境下也能接收到卫星，从而保证实时定位的精度。
（4）控制器软件运用中文，图形显示明显，方便易学。
（5）采用全球定位技术，能够24w连续作业，加快播种、施肥、收获等作业的进度。
3 自动驾驶技术在昌吉市农业生产中的应用效果
3.1 应用效果
用该技术对甜菜、玉米、水稻和棉花等作物进行播种，大幅度提高了作业时交接行的精准度，避免作业时产生交接行的“重漏”， 1000m播行垂直误差不超过2.5cm，接茬准确率达到100%，提高了土地、水、肥、药的利用率，为后期田间管理、收获作业打下了坚实基础；同时还延长了作业时间， 抢抓了农时，提高了作业效率。通过召开现场观摩会，受到了区、州、市领导和农民朋友的好评，收到了非常好的效果。
3.2 效益分析
3.2.1 经济效益
使用GPS导航自动驾驶技术，大幅度提高了作业时交接行的精准度，能节约土地面积3%。以棉花为例，棉花株数提高3%以上，同一地块、同一架播种机，采用自动导航机械化作业技术，667㎡株数在去年的基础上增加了690株，每株5铃、每铃5g，667㎡产量增加17.25kg，增收138元；全市1400hm2核心区用GPS导航自动驾驶技术可增加土地面积24hm2，提高土地产出率。
采用全球定位技术，能够24h连续作业。结合本地实际，使用自动导航播种比常规播种每天多作业2.7hm2，加快了播种进度，缩短了播种期，减少了雇用技术人員的费用，降低了成本。
3.2.2 社会效益
使用GPS导航自动驾驶技术，解决了一直以来困扰农机人的“播行端直、接茬准确”和雇用高技术人员难、工钱高的问题。24h连续作业使作业时间不受白天黑夜的限制，大大提高了机车的出勤率和时间利用率，缩短了播种期，减少了技术人员的雇佣费用，降低了成本，减轻了驾驶员的劳动强度，有效提高了作业质量。农民使用装有卫星定位系统的机车进行播种，可增加农机手的收入。通过卫星定位系统机车的帮助，农民可以尽早完成土地种植，然后投身进行二三产业，实现农村劳动力转移，进一步增加农民收入，缓解了春耕生产期间用工难的问题。后期喷药时作物生长茂盛，行距很难分辨，需要有人在前面分行，否则会出现分行不清而严重轧苗的现象。但使用该技术作业时可自动分行，省去分行需要的人力和费用，降低了生产成本，提高了农机作业质量和效率，实现节本增收。
4 自动驾驶技术在昌吉市应用的必要性
4.1 农田标准化作业
昌吉市农业生产逐步由传统农业向现代农业跨越，形成了标准化作业和规范性操作，示范带动农业生产方式转变和机械化水平的提高，使农作物种植实现规范化、集约化、标准化。
4.2 可降低劳动强度，提高田间作业质量
GPS导航自动驾驶技术通过在拖拉机上安装电动方向盘，控制系统根据设计路线实现自动转向，驾驶操作人员不用关注拖拉机方向盘和行走方向，可降低驾驶操作人员的作业疲劳度，提高田间作业质量。
4.3 可延长作业时间，提高作业效率
GPS导航自动驾驶技术不受作业时间的限制，大大提高了机车的出勤率和时间利用率，缩短了播种期。
5 存在的问题
一是自动驾驶导航系统安装和使用费用较高，农机户难以接受；
二是在林带较近地块作业，定位系统信号不稳定，影响作业。
6 结束语
GPS导航自动驾驶技术应用在农田作业中，可保证播种、喷药、收获等农田作业时交接行的精准度，避免作业时交接行的“重漏”，能有效提高农机作业质量，降低成本，增加经济效益。
参考文献
[1]周俊，张鹏，宋百华.农业机械导航中的GPS定位误差分析与建模[J].农业机械学报，2010（04）.
[2]任俊杰，王金柱.浅谈GPS卫星定位和自动导航系统在农业机械上的应用[J].农业机械，2011（15）.