北斗精准农业

“一带一路”北斗导航精准农业应用研修报告姓名：刘泽锦CONTENTS123精准农业与北斗导航北斗在我国农业中的应用总结1精准农业与北斗导航1精准农业精准农业基于地理空间技术等高新技术，是现代农业发展的新潮流、新模式，也是当前实现农业可持续发展的重要途径。其技术思想是在农业生产过程中，充分获取作物和环境信息，因地制宜地做出决策，并准确地付诸实施，以节约投入、提高要素利用率、减少环境污染为目的。基准永夜的特点是定点、定时、定量。北斗导航全球卫星导航系统（GNSS）是精准农业的总要技术支持，在土地规划利用、农业信息采集、农机驾驶导航、肥药变量控制、农机作业管理等方面，有着重要和广泛的作用。北斗卫星导航系统是我国自主研制，具有导航、定位、授时与短报文功能的全球卫星导航系统。发展具有中国特色的现代农业，离不开我国自主建设的北斗系统。同样，北斗系统也需要紧密结合我国现代农业的发展需要，拓展广阔并有显著特色的农业应用。精准农业与北斗导航1北斗农业应用的意义欧洲卫星导航局的《GNSS市场报告》中指出，农业是除了车辆导航和大众位置服务外最为重要的行业应用，其应用比率已高于测绘、海洋和航空。北斗系统与精准农业的关系，可以概括为相互需要和相互促进。通过应用北斗导航技术，不仅可以提高农业机械的自动化与精确化作业水平，提升农业行业的整体生产效率，还可以有效保障中国粮食生产的安全。精准农业与北斗导航2北斗在我国农业中的应用2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用自动驾驶导航工作原理基于卫星导航定位的自动驾驶导航技术直接驱动拖拉机的转向系统，除田间掉头外，在农机作业时可以代替人工操作方向盘，实现自动驾驶。在导航显示终端（车载田间计算机）中，设定到航线，通过方向轮转角传感器、GNSS接收机、惯导系统获取拖拉机的实时位置和姿态，计算拖拉机与预设岛航线的偏离距离和航向，然后通过导航控制器，驱动拖拉机的转向系统，即时修正拖拉机方向轮的行驶方向。自动驾驶导航系统在拖拉机的作业过程中，不断进行“测量-控制”动作，是的拖拉机的行走路线无限接近于期望和预设的作业路径。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用自动驾驶导航系统的基本组成1.差分信号源差分信号是拖拉机自动驾驶的基础。差分信号中断后，拖拉机将无法保持厘米级的导航精度，只能停止作业，等待差分信号的恢复。差分信号播发途径包括：1通过无线电台播发，拖拉机需要配置一套无线数传电台2通过移动互联网播发，接收机通过内置的移动通信模块接入差分信号3通过卫星播发，接收机通过GNSS天线接收星基增强信号2.GNSS天线GNSS天线安装于拖拉机车顶的中心位置，可以接受北斗双频或三频及GPS双频信号。3.无线数传电台差分信号以无线电台播发时，拖拉机也配置使用同样频率的无线数传接受电台。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用自动驾驶导航系统的基本组成4.GNSS接收机自动驾驶系统使用双频接收机，利用差分信号，实时计算精确的三维坐标。5.转交传感器转交传感器用于实时检测方向轮的转向方向和转向角度。转角传感器通常安装于拖拉机的两个方向轮之间。6.导航控制器导航控制器内置高灵敏度惯性测量传感器进行地形补偿，接收并处理转角传感器、GNSS接收机和导航路径信息，向步进电动机或者液压阀等转向控制器输出控制信号。7.转向控制装置转向控制装置主要包括电动机驱动和液压驱动两类，分别实现机械式辅助驾驶导航和液压式自动驾驶导航。8.导航显示终端导航显示终端主要是由计算机单元、显控屏幕、I/O借口等硬件组成。部分显示终端还与卫星接收机、光靶及惯导系统集成在一起。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用自动驾驶导航精度评定1.跟踪精度跟踪精度是指农业机械跟踪预设作业路径的精度。如图所示，拖拉机预设作业路径是一条直线，实际行驶路径是一条曲线，横向偏离预设路径中心线的距离，即为自动驾驶导航作业的跟踪精度。一般表示为：±D（单位：cm），因此，D值越小，跟踪精度越高，自动驾驶导航作业效果越好。下图分别为人工驾驶播种和自动驾驶播种，可以很显然的看出其跟踪精度的差别。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用自动驾驶导航精度评定2.对行精度对行精度又称行间距精度、交接行精度，是指相邻两条作业条带间距误差，一般表示为±D（单位：cm）。提高对行精度可以减少作业重叠和遗漏，有效提高土地利用率。如图所示，农机作业不仅要求保障直线（或曲线）行走精度，同时也要求保障对行或接行精度。而且，要求在拖拉机转弯或掉头后，能够自动实现精确对行，以提高作业质量和作业效率。3.重复精度重复精度是指在同一个条带中，不同的两次作业跟踪同一条作业路径的精度，一般表示为±D（单位：cm）。不同年份间所指的重复精度又称年际间重复精度。如图所示，农场免耕作业时，希望拖拉机轮子始终走在农田中的同一条路径上，而将种在播在上季残茬旁边，即错开一定的距离，以减少土壤压实、节约燃料和减少土壤整理工作量。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用应用实例目前，大规模的应用推广的区域主要分布在黑龙江和新疆，其应用领域主要集中在播种环节，如玉米、棉花、马铃薯、水稻的播种。在小麦及经济作物收获等方面，也在开展试点应用。下图列举了国内各地自动驾驶系统的实际应用。广西甘蔗种植山东小麦播种马铃薯播种黑龙江玉米播种新疆棉花播种新疆番茄播种江苏水稻插秧河南玉米播种水稻收获小麦收获论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用应用效益1减少重叠和遗漏，可以有效提高土地利用率和农资利用率2加快作业速度和进行夜间作业，可以有效延长作业时间和提高作业效率4按既定的规划作业，可以有效提高作业质量和改善作物生长环境3降低驾驶技能要求，减轻驾驶员劳动强度，有效提高田间作业的舒适度6提升农机智能化控制水平，充分发挥高精度卫星导航定位应用优势5促进农机农艺融合，实现人工驾驶难以实现的作业方式论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用01农机自动驾驶导航系统及应用论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用02无人机植保应用应用背景突发性的农业病虫害已经成为中国农业稳产高产的重大威胁。随着中国农业现代化进程的加快，农业新型经营主体快速发展，农村劳动力短缺现象日趋严重、用工成本急剧增加，现有的植保方式以难以适应大面积、突发性农业病虫害防治的需求。与传统的人工施药和地面机械施药相比，农业航空植保作业具有以下几方面优势：一是效率高，航空植保是地面机具的10-15倍，是人工作业的200-250倍；二是可有效解决高杆作物、水田和丘陵山地人工和地面机械作业难的问题；三是可提高农药利用率，可解释农药15%-20%，减轻农田污染；四是可有效缓解由于城镇化发展带来的农村劳动力短缺的问题，减少植保作业对操作人员的伤害。人工施药机械施药多旋翼无人机施药直升机型无人机施药论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用02无人机植保应用自动导航工作原理无人机施药的全过程可在飞行控制系统和喷雾系统在控制下自动完成，操作人员只需通过地面控制站发出的指令来控制无人机的动作，操作更简便，且不用担心飞行员重度、伤亡等重大事故的发生。应用实例如图所示，广东省农业航空应用工程技术研究中心联合深圳高科新农公司，与2015年2月在深圳大鹏试验基地开展了无人机携带北斗/GPS双系统的相关试验，得到了满意的效果。高科新农无人机极飞科技的P20植保无人机搭载RTK实现厘米级定位，A2智能手持终端操作便捷行业领先，搭载RTK模块的手持测绘器进行测绘作业时，通过与移动基站通讯获得精确的定位信息，可测绘出高精度田地边界信息；搭载RTK模块的P20V2无人机飞行时，通过与移动基站通讯获得精确的定位信息，准确沿预先设定航线进行喷洒作业；A2智能手持终端较行业内普遍使用的遥控装置大幅提升用户体验，业内领先论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用02无人机植保应用论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用03变量施肥变量施肥的应用背景我国肥料平均利用率较发达国家低10%以上，氮肥为30%~35%，磷肥为10%~25%，钾肥为40%~50%。化肥利用率不高不仅造成了经济的巨大损失，而且带来了严重的土壤板结和水污染，这种污染在不断地累积。变量施肥技术可以根据土壤基础肥力和作物营养需求，因地制宜地施用化肥。美国等发达国家，基于GNSS的变量施肥机具已经日趋普及，我国也展开了这一系列的研究和试验。变量施肥的工作原理在土壤养分分析和上季产量监控的基础上，根据目标产量要求，制定施肥处方图。GNSS接收机为变量施肥提供实时位置，据此从施肥作业处方图中查询各种养分的施用量，进而向变量施肥控制液压阀或电机输出控制指令，达到按需控化肥用量的目的。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用04土地整理应用工作原理土地平整前，需要获取项目区高精度的三维地形信息，以计算工程土方量、编制项目规划方案。基于卫星定位的土地整理方法，将首先根据农田大小和形状，确定GNSS基准站的放置位置，然后驾驶拖拉机，利用流动站快速、精确地绘制场地地势图，作为平整土地的铲、填图，并据此启动平地机组进行平整地作业。系统组成GNSS平地系统主要由GNSS基准站、GNSS接收机、机载计算机、拖拉机、平地铲及液压控制装置组成。工作步骤第一步是调查，即通过RTK技术精确测量出农田土地，提供最佳的土地覆盖情况，并准确设计荼毒表面的排水系统。通过获取作业边界、对应作业点以及土地表面信息，在调查区域内计算得出标准的作业面积。第二步是设计，基于调查结果，建立最适宜的表面模型、规定斜面坡度以及明确平整要求。根据方位信息和等级要求确立主要和交叉斜坡坡度，并修改预先设置的土地水平面。通过设计软件能够更好地处理复杂地形，并将数据传回平地系统。第三步是整平，系统将根据平地机的位置自动升降铲运机的铲刀，搬运设计土方数。论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字关键字2北斗在我国农业中的应用04土地整理应用平地现场3总结论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章关键字3总结谢谢各位观看THANKS