水稻插秧機搭載北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)駕駛作業(yè)適配性試驗

○天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務中心 陳建林 薄克明 王健平 李 航 張雨辰

天津市寧河區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務中心 李萬成

開展北斗導航駕駛系統(tǒng)控制水稻機插秧直線行走的作業(yè)試驗研究，是將北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)組裝到水稻插秧機械上，通過作業(yè)試驗，測試插秧作業(yè)行走的直線度，驗證導航系統(tǒng)對插秧機轉(zhuǎn)向機構控制的靈敏程度和作業(yè)可靠性。

一、北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)與水稻插秧機的適配性

北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)與水稻插秧機的適配性主要是指利用傳感器感知作業(yè)環(huán)境和動力車體的信息，通過對獲取的信息進行處理并進行導航?jīng)Q策、控制作業(yè)行走路線軌跡，實現(xiàn)相應的水稻插秧作業(yè)的過程。

試驗采用的北斗導航駕駛系統(tǒng)主要包括農(nóng)用車載主機、方向盤控制電機、前輪角度傳感器、顯示終端、機具行走姿態(tài)傳感器、攝像頭和接收天線，通過使用接收天線、機具直線行走姿態(tài)傳感器、前輪角度傳感器獲取水稻插秧機的作業(yè)行走實時姿態(tài)信息，并適時做出調(diào)整決策，實現(xiàn)水稻插秧作業(yè)機具的自動駕駛直線行走控制。

將北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)與水稻插秧機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結合，確保水稻插秧機在指定區(qū)域內(nèi)，根據(jù)設定好的插秧參數(shù)，規(guī)劃好最優(yōu)路線，完成水稻機械化智能直線行走插秧作業(yè)。操作人員只需通過平板車載終端完成定位及參數(shù)設置，系統(tǒng)便能自行規(guī)劃最優(yōu)作業(yè)行走路線，實現(xiàn)田間自動插秧、智能避障、掉頭轉(zhuǎn)彎等全套無人作業(yè)，試驗通過導航系統(tǒng)實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)分析定位，能精準控制行距和苗距，保證了秧苗穩(wěn)定有序排列插秧。

二、試驗情況

試驗依據(jù)GB/T 37164-2018《自走式農(nóng)業(yè)機械導航系統(tǒng)作業(yè)性能要求及評價方法》，通過實際作業(yè)效果檢測，測試水稻插秧機械配套北斗導航駕駛系統(tǒng)在天津地區(qū)土壤、氣候條件下的導航精度，主要是涉及行走的直線精度以及對行時銜接的行間秧苗間距精度，測試受檢機具與農(nóng)藝栽培種植模式相適應的情況，并驗證水稻插秧機搭載北斗導航駕駛系統(tǒng)的行走穩(wěn)定性和作業(yè)可靠度。

1.試驗條件。

試驗地塊位置：天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品示范中心水稻基地東棘坨鎮(zhèn)政府旁。

試驗地情況：地塊整體平整，選取作業(yè)區(qū)域200×100m，視野開闊，測試區(qū)域內(nèi)沒有障礙物，附近周圍沒有其它大功率無線電發(fā)射源等干擾。

環(huán)境條件：環(huán)境溫度為22.8℃；環(huán)境濕度36%。

2.作業(yè)數(shù)據(jù)采集。在水稻插秧作業(yè)地塊，沿插秧機行走方向劃一條邊界基線，按照正常的作業(yè)速度行進，測定行走行上秧苗與基線的距離，記錄為距基線的距離，再掉頭反向開始下一個行程行走插秧作業(yè)，測量兩個行程秧苗之間的距離，記錄為銜接行秧苗間距，采集20 組數(shù)據(jù)，將測量的數(shù)據(jù)記錄到下列表1 中，數(shù)據(jù)依據(jù)GB/T 37164-2018《自走式農(nóng)業(yè)機械導航系統(tǒng)作業(yè)性能要求及評價方法》進行分析處理。

表1 秧苗與基線以及距離銜接行秧苗間距值記錄表

表2 作業(yè)試驗數(shù)值表

為了測試可靠性和有效度，連續(xù)進行水稻插秧作業(yè)2 個小時，記錄故障發(fā)生次數(shù)以及故障發(fā)生的部位和維修時間，試驗數(shù)據(jù)結果和故障情況記錄在作業(yè)試驗數(shù)值表2 中。

三、試驗分析與結論

經(jīng)過測試，水稻插秧機搭載北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)作業(yè)，在試驗區(qū)域內(nèi)直線行走導航誤差為2.05cm；在掉頭對行或者跨行對行的銜接行間距誤差為1.9cm，滿足作業(yè)要求；在整個測試過程中以及連續(xù)2 小時的作業(yè)過程中，行走沒有出現(xiàn)大的偏差數(shù)值跳動，機具作業(yè)整體性能穩(wěn)定，水稻插秧機具和搭載的北斗導航駕駛系統(tǒng)以及連接件、連接部位、信號傳輸?shù)葲]有發(fā)生故障。

綜上，測試的水稻插秧機搭載北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)作業(yè)依據(jù)《自走式農(nóng)業(yè)機械導航系統(tǒng)作業(yè)性能要求及評價方法》（GB/T 37164-2018）檢測其作業(yè)軌跡行走直線度精度和銜接行間距精度均符合要求，且機具作業(yè)性能穩(wěn)定，作業(yè)可靠，判定作業(yè)檢測試驗項目均合格，達到了預期的作業(yè)效果，水稻插秧機搭載北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)作業(yè)滿足作業(yè)適配性要求，實現(xiàn)通過北斗衛(wèi)星導航駕駛系統(tǒng)對水稻機插秧作業(yè)的直線行走精準控制，能夠滿足水稻插秧直線行走的要求。