拖拉机自动导航技术
农机自动驾驶导航系统前装关键技术及应用
农业工程信息化技术装备gricultural Engineering InformationA50农业信息化 2018.06<<随着我国城镇化和土地流转的深入，农村土地规模化、机械化、自动化作业成为可能，为农机自动驾驶推广提供了更大的市场空间。
自动驾驶系统总装机量在逐年增加，现主要分布在黑龙江和新疆地区，江苏以及内蒙等地区的农场和农机合作社已开始进行自动驾驶系统的安装，国家也已经将自动驾驶纳入到农机购置补贴中。
中国一拖是国内最早从事智能农机研发和技术推广的企业之一，早在2009年，中国一拖便向市场推出了基于卫星定位导航的自动驾驶系统。
2012年，中国一拖和徕卡公司合作，开始在LF2204、LZ2704动力换挡拖拉机及LX2004机械换挡拖拉机上配装液压控制转向的GPS导航系统。
2016年中国一拖选取国内具有自主开发能力的厂家进行合作，在东方红全系列拖拉机上进行自动驾驶系统的前装测试和验证。
1 前装部件农机自动驾驶导航系统根据重要程度区分，主要有五大部件：角度传感器、控制器、液压阀、卫星接收机、显示屏。
在农机自动驾驶导航系统前装关键技术及应用文/ 姜 斌 张明辉 孙鹏飞 （中国一拖集团有限公司）摘要：农机自动驾驶导航系统采用前装方式，可以在农机出厂时将自动驾驶导航设备安装调试到位，有效提高装配精度、降低故障率、降低成本，更有利于用户使用。
自动驾驶导航系统前装在国际上已得到普及应用，在国内各农机企业已开始进行推广。
关键词：自动驾驶；前装；布局；优势图1 自动驾驶导航系统组成图图2 角度传感器安装示意图前装时重点关注角度传感器、控制器、液压阀这些部件的安装合理性及可靠性。
角度传感器与农机匹配集成是国外各家先进企业的前装重点，比如角度传感器集成在拖拉机前桥、收获机后桥、折腰转向拖拉机折腰部位等，使得测量更精准，更能发挥自动驾驶的整体性能。
在国外先进农机制造中，ISOBUS系统是农机和先进农具在协同工作和实时控制过程中达到精细化和高效化的基础。
履带式拖拉机的智能化控制技术研究
履带式拖拉机的智能化控制技术研究随着科技的不断发展，农业领域也在加速实现智能化。
作为农业机械化的重要组成部分，履带式拖拉机在农业生产中扮演着关键角色。
因此，对履带式拖拉机的智能化控制技术进行研究和改进，对于提高农业生产效率和降低人力成本具有重要意义。
一、智能化控制技术的意义传统的履带式拖拉机由驾驶员操纵，其操作依赖于经验与技巧。
然而，在现代化农业生产中，农民和农机操作员更加注重高效率和精确性。
智能化控制技术的应用可以消除人为因素的干扰，保证操作的准确性和一致性。
智能化控制技术可以使拖拉机实现自动化操作，提高工作效率，减少人力成本。
通过传感器和控制系统的配合，履带式拖拉机可以自主感知环境，根据所获取的信息进行智能决策，实现自主导航和自动驾驶，减轻人工操作负担。
此外，智能化控制技术还可以提高拖拉机的安全性。
通过实时监测拖拉机的状态和环境，并能够及时做出反应，减少事故的发生，保护农民和农机操作员的安全。
二、智能化控制技术的关键要素1. 传感器技术：传感器是智能化控制技术的重要组成部分。
通过安装在拖拉机上的各种传感器，如测距传感器、陀螺仪、倾角传感器等，可以实时获取拖拉机周围的环境信息，如地形、障碍物、速度、姿态等。
这些数据为拖拉机的智能化决策提供了重要的基础。
2. 控制系统：智能化控制技术离不开一个高效的控制系统。
控制系统由计算机、软件和硬件构成，负责获取和处理传感器数据，进行逻辑判断，并输出相应的控制信号，实现拖拉机的智能化操作。
控制系统需要具备高性能的处理能力和快速的响应速度，以确保拖拉机的操作准确性和稳定性。
3. 自主导航技术：自主导航技术是智能化控制技术的关键技术之一。
借助全球定位系统（GPS）和惯性导航系统，拖拉机可以实现精确定位和航迹规划。
通过预先设置农田地图和路径规划算法，拖拉机可以自主导航，在没有驾驶员操控的情况下按照预定的路径行驶，并根据环境变化做出相应的调整。
4. 人机交互技术：智能化控制技术要求拖拉机与操作员之间能够进行高效的沟通和交互。
北斗GNSS农机自动导航自动驾驶系统介绍
产品介绍丨司南导航AG302北斗/GNSS农机自动导航驾驶系统AG302北斗/GNSS农机自动导航驾驶系统上海司南卫星导航技术股份有限公司自主研发生产的AG302BD-2.5RD是集卫星接收、定位定向、控制于一体的综合性系统。
主要由车载计算机、电动方向盘、卫星天线、IMU惯性导航模块等部分组成。
AG302根据导航系统设计好的行走路线，操作控制拖拉机的转向机构，驱动拖拉机进行农业耕作，如翻地、耙地、旋耕、起垄、播种、喷药、收获等各个环节。
AG302包含产品:车载计算机车辆定位、精密导航、导航显示单元。
包含GNSS板卡、内置无线电台、网络通讯、显示屏为全彩高亮触摸屏，显示屏尺寸为8寸。
电动方向盘车载导航、控制单元。
包括方向盘、电机、驱动器、电机驱动控制软件。
IMU惯性导航模块惯性导航单元。
实时测量车辆姿态，通用CAN接口。
角度传感器（选配）实时测量前轮转向角度单元。
卫星天线接收单元。
负责接收卫星包含产品系统特点:采用工业规格设计，通用CAN接口，适用于多种品牌和型号的拖拉机。
全天候作业，日夜兼程不受天气因素干扰，无论日夜都可以保证高精度作业，实现7×24小时作业。
多星座跟踪全面支持BDS、GPS、GLONASS系统; 双GNSS天线定位快、精度高、更稳定。
新一代方向盘电机采用高性能机芯，与传统方向盘相比，扭矩增加两倍，运行速度更快且适应大负载作业；安装便捷，不影响手动驾驶，不遮挡仪表。
清晰直观的操作界面8英寸高分辨率大屏界面一目了然，清晰的语音导航提示方便易懂，非专业人士也可顺畅操作。
安装调试轻松快捷高度集成，系统只需电动方向盘、车载计算机、卫星天线、IMU惯性导航模块和连接线缆即可，线缆连接简单，轻松快速准确完成。
全程自动控制除地头转弯作业外，采用全程自动控制方式；针对不同的地块形状，能够提供多直线、曲线、圆形等多种作业模式选择。
复杂地形补偿特别研发的复杂地形补偿系统，能够在坡度较大或者崎岖不平的田地里，实时补偿偏差，保障正常工作。
谈农业机械导航技术发展
关键词：农业机械；导航技术；发展我国农业生产正朝着机械化、自动化、规模化以及信息化的方向逐步发展，农业的生产效率大大提高。
农业机械化有助于农民的除草、播种、施肥以及收割等任务，大大降低农民的负担。
在农业机械化的工作当中，导航技术可以有效地帮助农机生产进行的导航控制以及路线规划，这是导航技术在农业机械生产中应用的基本体现。
1农业机械中应用导航技术的价值体现导航技术在农业领域中发挥了重要的作用，是农业发展的指南针与风向标，能够更好地防止农业领域的某些问题。
作物需要依赖土壤这一生长环境，导航技术可以测试土壤的特性以及pH值，进而农民可以针对性地种植农作物。
导航技术可以侦测当地的环境情况，记录土壤情况，提供农业科学的试验研究样本以及信息。
作物的产量是农业质量的衡量标准，农业产量的监测方法以及导航技术的应用非常重要。
借助导航技术，可以成功地手动收集对应的数据，并可以准确且快速地预测每亩的产量数据。
同时，它也可以选取具有代表性的区域，执行一些标准化测试工作，并将获得的数据做整合、汇总，获得最后的统计信息。
2农业机械中自主型导航的关键技术2.1视觉导航技术与GPS导航技术相比，视觉导航更加灵活，使信息需求者可以在收集材料时准确且直观地观察导航中呈现以及存储的各种图像。
机械导航可以更准确地了解周围的农业生产环境，并拓宽信息面。
视觉导航技术在美国以及英国的研究及应用迅速。
我国的视觉导航技术始于20世纪90年代，并已引起许多农业科学家的广泛参与。
在研究过程中，他们建立了视觉导航相应的研究试验平台，通过实验室的色彩空间处理了图像，并分析以及研究了农业中的视觉导航。
视觉传感器也是一项重大研究进步，它使人们能够捕获农作物附近的环境条件，识别障碍物以及杂草等目标并准确导航。
2.2卫星导航技术卫星GPS导航技术是现代的产物，近年来受到关注并迅速发展。
在农业领域，所有具有卫星导航设备以及不同工具的拖拉机，都可以利用这项先进技术提高农业生产运营的质量，然而另一方面，它也对周围环境造成负面影响，需要选择正确的用法。
基于北斗导航的自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用
基于北斗导航的自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用摘要：目前农业机械以大型化、高效化、智能化、自动化、作业精细化、电液一体化为主流，基于北斗导航系统的农机自动驾驶控制技术是现代农业生产的一个重要组成部分，作为农业机械智能化装备的关键技术之一，同时农机自动导航技术是开展精准农业和智慧农业实践的前提与技术保障。
介绍了基于北斗导航的自动驾驶系统的组成及其工作原理，阐述了基于北斗导航自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用，分析了北斗农机自动驾驶系统相对于国外同等产品的优势。
关键词：北斗导航；自动驾驶系统；现代农业；精准农业；智慧农业；农业机器人；农业应用引言我国农业机械中使用的导航系统以 GPS 为主，系统稳定性和安全性方面存在着一定风险。
目前我国北斗导航系统已经开始投入使用，国家已经推出一系列基于北斗导航的补贴政策。
因此，基于北斗导航智能系统是开展精准农业和智慧农业实践的前提与技术保障。
卫星导航自动驾驶技术的推广应用将促进农业高新技术的推广应用与发展，提高作业精度，提高土地利用率，减轻机手劳动强度，延长作业时间，带来经济效益，促进现代农业发展。
农机自动导航控制技术应用研究与实践，是现代化农业生产的实际需求与迫切愿望。
我国自主研发的北斗卫星导航技术的高速发展，为北斗应用开发平台的建设提供了数据基础和北斗应用经验，也进一步加快了农机自动导航控制技术在耕作、播种、施肥等农业生产过程的应用。
1 北斗导航自动驾驶系统的组成结构及原理1.1 总体构架北斗农机导航自动控制系统主要由自动驾驶控制系统一般由触摸屏、控制器、电动方向盘、前轮转向传感器、GPS定位系统、网络基准站组成。
网络基准站接收机将接收到的空间卫星发射的实时卫星数据通过电台/4G传送至用户观测站，用户观测站的接受机接受并实时解算当前位置坐标，并将自位置坐标与基准站传来的位置数据比较，得出观测数据的可靠性及计算结果的收敛性，以此为依据对解算结果进行分析，减少冗余观测量，增加观测结果的可靠性。
自主行走拖拉机道路识别与路径导航——基于激光扫描测距
向 的 驱 动 。为 了验 证 该方 案 的可 行性 ，在 理 想 的 实 验 室状 态 下 ，对 激 光 扫 描序 列 进 行 了 测试 ，由激 光 扫 描 序 列 的
波 动性 ，验证 了其 对 道 路 和农 作 物 区分 的准 确 性 ，从 而 验 证 了方 案 的 可行 性 。 由拖 拉 机 自主光测距 的拖拉机导航设 计框架
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｔｒａｃｔｏｒ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｉｎｇ
将激光测距 扫描仪安 装在 拖拉机 自主 导航设 备 上 ，可 以有 效 区分 道 路 边 缘 和作 物 的 边 缘 ，利 用 Ｓｏｂｅｌ 算子可 以标定 图像 的方 向角 ，为方 向导航提供 准确的 信息 ，其导航的基本流程如 图 ２所示 。拖拉机路径 识 别 主要 利 用激 光 扫 描 测 距 的 方 法 ，通 过 激 光 扫描 波 形 的反 馈 ，可 以 区 分 道 路 和 农 作 物 ，然 后 对 扫 描 图像 进 行比对 ，利用 Ｓｏｂｅｌ算子 ，得到 基本 的航 向角 ，最后 完 成路 径识 别 和 导航 。
收稿 日期 ：２０１７－０６－２５ 基金项 目：河南 省高等学校 重点科研计 划项 目（１７Ｂ５２００２２） 作者简 介 ：陈玉楼 （１９６７一），男 ，河 南洛 阳人 ，高级 讲师 ，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｓｊｘ－
ｃｙｌ＠ ｓｉｎａ．ｃｏｒｎｏ
２ 基 于激光测 距的道 路识别 与路径导 航算法
物 形 状 并 不 平 坦 ，得 到 的波 形 波 动会 比较 大 ，拖 拉 机
可 以 根 据 激 光 测 距 扫 描 反 馈 回来 的 波 形 ，识 别 道 路 ，
并 进 行 自主 导 航 。为 了使 拖 拉 机 通 过 激 光 测 距 扫 描 得 到更 加 精 确 的 道 路 识 别 信 息 ，利 用 图像 处 理 的方
农业机械导航技术发展分析
农业机械导航技术发展分析一、本文概述随着科技的不断进步，农业机械导航技术逐渐成为现代农业发展的重要推动力。
本文旨在深入剖析农业机械导航技术的发展现状、趋势及其面临的挑战，以期为相关领域的研究者和实践者提供有价值的参考。
文章将首先回顾农业机械导航技术的历史演变，阐述其从最初的简单导航到现在的智能化、精准化的发展历程。
接着，将重点分析当前农业机械导航技术的核心技术，如传感器技术、路径规划算法、控制系统等，以及这些技术在实际应用中的优势与局限性。
文章还将探讨农业机械导航技术在不同作物种植、农田管理等方面的具体应用案例，并评估其在实际生产中的效益。
将展望农业机械导航技术的未来发展趋势，提出推动该技术进一步发展的策略和建议，以期为提升我国农业生产的智能化水平和综合竞争力贡献力量。
二、农业机械导航技术的基本原理与分类农业机械导航技术的发展离不开其基本原理和分类的深入研究。
导航技术，简单来说，是指引导机械或设备从起点安全、准确地到达预定目标点的技术。
在农业机械领域，导航技术则主要服务于农作物的播种、施肥、喷药、收割等作业环节，以提高作业效率、减少人力投入，并保障作业精度。
农业机械导航技术的基本原理主要包括传感器数据采集、处理与控制输出三个核心步骤。
传感器数据采集是导航技术的基础，它通过安装在农机上的各类传感器（如GPS、IMU等）实时获取农机当前的位置、速度、姿态等信息。
处理阶段则主要依赖高性能计算机或控制器，对采集到的数据进行解析、滤波、融合等处理，以得到农机与预设路径的相对位置关系。
控制输出阶段根据处理后的数据，通过控制算法计算出农机应该采取的转向、速度等控制指令，从而引导农机沿着预定路径行驶。
按照导航原理的不同，农业机械导航技术主要可以分为基于传感器导航和基于机器视觉导航两大类。
基于传感器导航主要包括GPS导航、惯性导航（IMU）、磁导航等，这类导航方式主要依赖外部或内部传感器提供的位置和姿态信息。
而基于机器视觉导航则主要利用图像处理技术，通过分析农机前方的图像信息来识别路径或障碍物，从而实现导航。
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（上半月）》 2020年第15期江阿古丽·玛特安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。
大型拖拉机的电子控制和智能化作业系统
大型拖拉机的电子控制和智能化作业系统大型拖拉机在农业生产中扮演着不可替代的角色。
随着科技的不断进步，大型拖拉机的电子控制和智能化作业系统发展迅速，为农业生产带来了巨大的变革和提升。
本文将探讨大型拖拉机电子控制和智能化作业系统的发展趋势和应用，并分析其在农业生产中的优势和挑战。
在过去，传统农业生产中的大型拖拉机通常依靠人工操纵实现作业。
然而，随着电子技术和计算机技术的发展，大型拖拉机的电子控制系统迅速发展起来。
通过使用传感器、控制器和执行器等电子设备，大型拖拉机能够实现自动驾驶、精确作业和智能化管理。
首先，大型拖拉机的电子控制系统可以实现自动驾驶。
通过全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等技术，拖拉机可以准确地确定自己的位置，并根据预先设定的路径进行导航。
这样一来，农民就能够解放双手，节省大量的人力资源，提高生产效率。
同时，自动驾驶还能够减少人为操作带来的误差，提高作业的精确度。
其次，大型拖拉机的电子控制系统还可以实现精确作业。
通过激光测距、红外线传感器等技术，拖拉机可以实时监测土壤的湿度、肥料的含量和作物的生长情况等信息。
根据这些信息，拖拉机可以智能地调整作业参数，如播种量、施肥量等，以适应不同的农田条件和作物需求。
这样一来，不仅可以提高作物的产量和质量，还可以节约资源，减少对环境的影响。
此外，大型拖拉机的电子控制系统还可以实现智能化管理。
通过互联网、云计算和人工智能等技术，拖拉机可以与农田管理系统进行实时数据交互。
农民可以通过手机或电脑查看拖拉机的工作状态、作业进度和作业结果等信息，随时随地进行监控和管理。
这样一来，农民可以更加科学地制定农田管理计划，提高农田的利用效率和经济效益。
然而，大型拖拉机的电子控制和智能化作业系统还面临着一些挑战。
首先，技术成本较高。
大型拖拉机的电子设备和传感器等价格昂贵，给中小农户带来一定的经济压力。
其次，技术推广和普及有一定难度。
由于大型拖拉机的使用需求和地域差异较大，技术推广和培训工作需要进行个性化和差异化服务。
农业行业中的农机自动化技术使用教程
农业行业中的农机自动化技术使用教程随着科技的不断发展和应用，农业行业中的农机自动化技术正逐渐成为农民们提高生产效率、降低劳动强度的重要工具。
本文将介绍农业行业中常见的自动化技术以及它们的使用教程，帮助农民朋友们更好地了解和利用这些高效工具。
一、无人驾驶拖拉机无人驾驶拖拉机是农业自动化技术中的一项重要成果。
它可以通过全球定位系统（GPS）和激光雷达等技术实现自主导航和操作，解放农民的劳动力。
以下是无人驾驶拖拉机的使用教程：1. 安全使用：在使用无人驾驶拖拉机前，务必确保拖拉机的车辆牢固且正常运行。
在操作过程中，要时刻关注周围环境，确保没有障碍物或其他人员在拖拉机的行驶路径上。
2. 设置任务：在无人驾驶拖拉机的控制台上，设置作业区域和作业线路。
确保该区域已经被精确测量和标记，以便拖拉机能够准确地按照预定路径进行操作。
3. 启动和监控：按照使用说明启动无人驾驶拖拉机，并通过监控系统实时观察拖拉机的状态和行驶路线。
如有异常情况，及时停机并进行检修。
4. 作业结束：作业完成后，将无人驾驶拖拉机停放于安全地点，并进行清洁和维护。
同时，及时上传作业数据和报告，便于后续管理和分析。
二、智能灌溉系统智能灌溉系统是农机自动化技术中的又一重要技术创新。
它可以根据作物的需水情况自动调节灌溉量和灌溉时间，提高灌溉效率。
以下是智能灌溉系统的使用教程：1. 土壤监测：在使用智能灌溉系统前，需要对土壤进行监测，了解土壤的湿度、肥力等情况。
可以利用土壤传感器等设备进行监测。
2. 设置参数：根据作物的需水量和土壤的水分情况，设置智能灌溉系统的相关参数，包括灌溉时间、灌溉量等。
可以根据不同的作物和生长阶段制定相应的策略。
3. 监控和调整：启动智能灌溉系统后，通过监控系统实时观测土壤湿度和灌溉情况。
如有需要，可以调整参数以保证作物的正常生长。
4. 节水措施：在使用智能灌溉系统的同时，还可以采取其他节水措施，如喷灌换喷滴灌、覆膜等，从而进一步提高灌溉效率。