GPS技術在農業(yè)機械中的應用

張建濤

（戶縣農業(yè)機械化學校，陜西 戶縣 710300）

現代農業(yè)的發(fā)展是各種新興技術手段發(fā)揮其作用的最終結果，GPS技術在農業(yè)機械中的應用，能夠幫助農業(yè)機械進行精確定位，同時也能夠實現大規(guī)模農業(yè)生產的精確化管理，實現農業(yè)生產的機械智能化和全天候連續(xù)作業(yè)，從而促進農業(yè)的發(fā)展。因此，從這個角度來看，本文對GPS技術在農業(yè)機械中的應用進行研究，具有非常重要的現實意義。

1 GPS技術概述

GPS是指在全球范圍內進行實時定位、導航的系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)分為衛(wèi)星組成的空間部分、監(jiān)測控制和天線組成的地面部分以及GPS信號接收機三大部分。利用GPS定位衛(wèi)星，必須具備監(jiān)控平臺、傳輸網絡和GPS終端三個要素，這三個要素缺一不可。GPS定位的定位原理是將高速運動的工作衛(wèi)星所處的瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如下圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的不同方向的衛(wèi)星發(fā)射的其它數據可以確定四個方程式。GPS的全稱是Global Positioning System即全球定位系統(tǒng)，由于GPS技術具備高精度、全天候、自動化等特點，從其開始在民用市場中開始使用以來，得到了迅速的推廣，并且開始廣泛的被用于車輛導航、測量、資源勘查以及地質運動監(jiān)測等領域。到目前為止，GPS是一種被使用的范圍最為廣闊的最先進同時也是最為穩(wěn)定的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。GPS包括了如下幾個重要的構成部分：

（1）空間衛(wèi)星系統(tǒng)?？臻g衛(wèi)星系統(tǒng)包括了24顆定位衛(wèi)星，其中有3顆衛(wèi)星是屬于備用的，24顆衛(wèi)星平均分布在6個軌道平面之上，其頻角為55度，衛(wèi)星的平均高度為20200km，運行周期為11小時58分鐘，每一顆衛(wèi)星都裝配了高精度的原子計時系統(tǒng)，能夠提供高精度時間標準，同時24顆衛(wèi)星均勻的分布在地球的上空，以確保地球上的任何地點、任何的時刻都能夠至少有4顆衛(wèi)星提供定位服務。

（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是對空間衛(wèi)星提供的信息進行注入并且編制星歷和修改相關的參數，具體包括了監(jiān)測站、注入站以及主控站，監(jiān)測站、注入站以及主控站之間通過網絡通訊系統(tǒng)連接，實現各項工作的高精度運行。

（3）用戶數據接收部分。用戶數據接收部分主要是從地面監(jiān)控系統(tǒng)棘手來自衛(wèi)星的定位信號，從而獲取具體的定位數值，在經過相關程序的處理之后，獲取相關的服務。

2 GPS技術在農業(yè)機械中的應用

（1）GPS技術在幾種常見農業(yè)機械中的實際應用。從當前來看，GPS技術常使用于聯合收割機、變量施肥播種機以及無人駕駛拖拉機之上。比如，GPS技術能夠為聯合收割機提供不同的農田作業(yè)區(qū)的成熟度，通過將相關的地理位置數據上傳，然后運用GPS定位技術引導聯合收割機收割已經成熟的農作物。除此之外，還能夠根據不同的農作物的分布區(qū)域，引導聯合收割機分類開展收割工作。通過這樣的方式，能夠有效的提高工作效率，降低工作成本。在變量施肥播種機通過運用GPS技術能夠將行駛信息導入，從而自動控制不同的地塊的播種情況和施肥情況，確定不同的播種量以及施肥量。在無人駕駛拖拉機之中，GPS技術的作用更為明顯，它可以再GPS技術的作用之下，在田間附近地面兄臺那個的導航之下開展相關的作業(yè)，通過自動導航系統(tǒng)，拖拉機能夠在無人駕駛的情形下，沿著已經經過預設的路線行駛和工作。這一技術在歐美國家正在積極的研發(fā)過程中，并且在2010年中國科學技術協(xié)會在北京也曾宣布我國首次研發(fā)成功了無人駕駛拖拉機，這對我國的農業(yè)現代化、智能化的發(fā)展是有著非常重要的推動意義的。

（2）GPS技術在農業(yè)機械跨區(qū)作業(yè)管理中的應用。農業(yè)機械在跨區(qū)作業(yè)之中，通過應用GPS技術，能夠實現如下幾個方面的功能：首先，能夠實現農業(yè)機械狀態(tài)監(jiān)控功能，通過設立GPS監(jiān)控中心，能夠對所有裝置有GPS模塊的農業(yè)機械的當時位置、行駛路線和方向、行駛速度以及車輛發(fā)動或者熄火狀態(tài)進行監(jiān)測；其次，能夠實現遠程控制功能，通過GPS技術能夠對農業(yè)機械進行遠程斷油或者斷電，并且對農業(yè)機械進行鎖定；再次，作業(yè)量統(tǒng)計功能，GPS監(jiān)控中心能夠對農業(yè)機械的行駛路線進行回放，進而能夠對農業(yè)機械的工作量進行客觀的統(tǒng)計，使得農業(yè)機械在跨區(qū)作業(yè)的工作量統(tǒng)計更為精確；最后，通過應用GPS技術能夠在農業(yè)機械跨區(qū)作業(yè)管理中實現報警和自動調度功能，如果在農業(yè)機械的工作過程中，出現突發(fā)事件，能夠通過預置的信息回饋系統(tǒng)及時的進行報警，并且根據動態(tài)信息實現農業(yè)機械的智能化調度，確保農業(yè)生產的正常進行。比如在小麥收割機上安裝GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)目前已經被廣泛的使用起來，小麥收割機有了這個系統(tǒng)以后，除了有定位功能外，還能夠通過功能按鈕來向控制中心反饋機械故障，作業(yè)油料不足等信息，控制中心可以通過這些信息通知維修企業(yè)和供油單位送貨上門，同時農機部門可以在GPS平臺上直觀的看到每個機車的位置，作業(yè)進度，并有針對性的發(fā)送當地的天氣，農機服務，作物數等信息，指導農機作業(yè)，將為農機的作業(yè)提供很大的方便。

3 結語

GPS技術是當前運用范圍最為廣闊、技術最為成熟和先進的衛(wèi)星定位技術，該技術在農業(yè)機械之中的應用，能夠對當前世界的農業(yè)生產產生巨大的影響。文章對GPS技術的基本理論進行了探討，并且在此基礎上對GPS技術在聯合收割機、變量施肥播種機以及無人駕駛拖拉機幾種常見的農業(yè)機械之中的實踐運用進行了分析，最后研究了GPS技術在農業(yè)機械跨區(qū)作業(yè)管理中的應用，希望本文的研究能夠對我國的農業(yè)現代化、智能化的發(fā)展，促進我國的“三農”問題的解決，提供一定的參考和借鑒。

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