摘要:導航技術是農業機械在作業環境中進行自主控制的關鍵技術，目前是農業機械研究領域的熱點。通過分析現有的國內外文獻，從目前農業機械導航主要方式以及關鍵技術入手，闡述了國內外該領域的研究進展。詳細介紹了廣泛研究的GPS導航和視覺導航，同時簡要地介紹了電磁導航、機械導航、激光導航、超聲波導航、地磁導航等其他導航形式。對農業機械導航中的環境感知、導航控制、地圖構建等關鍵技術進行了分析，指出了農業機械導航技術的未來發展趨勢。

　　關鍵詞:農業機械導航綜述

　　引言

　　科學技術的進步正推動著現代農業生產向著自動化、信息化、規模化、精確化方向快速發展。為了使農業機械能夠在作業環境中完成自動除草、收獲、施肥、修剪、耕耘等工作任務，要求其必須具備自主導航這一基礎功能，即農業機械通過自身攜帶的各項傳感器感知周圍的環境，在對感知到的信息進行處理后，實時獲取自身的位置和姿態信息，然后實時進行路徑規劃和導航控制，完成各項作業任務。

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　　1自主導航方式

　　1.1衛星導航系統

　　美國、俄羅斯、中國、歐洲都建有各自獨立的衛星導航系統。其中美國的全球定位系統GPS(Globalpositioningsystem)目前在農業機械導航領域應用最為廣泛，展示了其技術的優越性和巨大潛力。它是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中運載體進行高精度導航和定位要求而建立的，基本原理是空中衛星不間斷發射自身的星歷參數，用戶接收機收到這些信號參數后，解算出接收機的三維位置、運動方向、運動速度，以及接收機所在地區的當地時間［1］。

　　1.2視覺導航

　　與GPS導航相比，機器視覺導航靈活性更大，特別是機器視覺圖像收集的環境信息豐富、范圍寬、目標信息完整。農田環境中，作物通常是整齊地按直線、彼此間平行的方式種植，因此機器視覺導航的主要任務是從圖像中識別出作物行，檢測出跟蹤路徑線，為確定車輛的相對位置提供依據［16］。

　　2農業機械導航關鍵技術

　　2.1環境感知技術

　　導航中的環境感知技術，即移動載體能夠根據自身所攜帶的傳感器對所處周圍環境進行環境信息的獲取，并提取環境中有效的特征信息加以處理和理解，最終建立所在環境的模型［60］。該技術是機器人實現環境建模、定位、路徑規劃等自主導航控制的前提，環境感知能力的強弱直接影響到機器人的控制決策能力。

　　2.2導航控制技術

　　農業機械導航控制技術主要包括橫向控制和縱向控制。其中，縱向控制為速度控制，農業機械作業時一般速度不高，而且速度的變化范圍小，所以在導航控制研究中往往把研究的重點放在橫向控制上。橫向控制是指車輛的轉向控制，而轉向控制的重點在于導航控制器的設計。導航控制器可以將農業車輛的位置信息與規劃路徑相比較得到的偏差信號發送給轉向控制機構，通過轉向操作機構控制農業機械按照理想路徑運行。目前，設計這類導航控制器的方法主要包括:智能控制方法、PID的控制方法、最優控制方法、預瞄控制方法、預測控制方法等。

　　3發展分析

　　導航技術作為自動化農業裝備的關鍵技術之一，成為該領域的研究熱點。其中部分成果，如衛星導航中的GPS導航、玉米收獲自動對行中的機械導航等技術已經被商業化應用，有效地提高了農業機械的作業效率和作業質量，同時降低了駕駛人員的勞動強度。

　　參考文獻

　　1李建平，林妙玲．自動導航技術在農業工程中的應用研究進展［J］．農業工程學報，2006，22(9):232－236．LiJianping，LinMiaoling．Ｒesearchprogressofautomaticguidancetechnologiesappliedinagriculturalengineering［J］．TransactionsoftheCSAE，2006，22(9):232－236．(inChinese)

　　2ＲeidJF，ZhangQ，NoguchiN，etal．AgriculturalautomaticguidanceresearchinNorthAmerica［J］．ComputersandElectronicsinAgriculture，2000，25(1－2):155－167．

　　3ZhangQ，QiuHC．Adynamicpathsearchalgorithmfortractorautomaticnavigation［J］．TransactionsoftheASAE，2004，47(2):639－646．

　　姬長英周俊