現(xiàn)代大型農(nóng)業(yè)機械作業(yè)在高速、寬幅作業(yè)行進過程中，要求駕駛員在操縱作業(yè)機械精準沿作物行間隙或預定的路線行走的同時，目測田間土壤狀況、作物所受病蟲害和作物生長狀況，實施耕作、施肥、播種、種植等變量投入操控已不可能，漏行和重行作業(yè)現(xiàn)象不可避免。采用自動導航技術是解決上述困難的重要途徑。自動導航技術可以保證實施起壟、播種、噴藥、開行收割等農(nóng)田作業(yè)時銜接行距的精度，減少農(nóng)作物生產(chǎn)投入成本，大大提高作業(yè)效率。

一、背景介紹

1.1 農(nóng)機自動導航駕駛系統(tǒng)國家政策

近年國家大力推廣北斗在農(nóng)業(yè)上應用：包括北斗農(nóng)機自動導航駕駛系統(tǒng)，北斗監(jiān)控數(shù)據(jù)，智慧農(nóng)業(yè)等。并且多個省區(qū)把農(nóng)用北斗終端納入購機補貼范圍，同時可以預見，今后將有更多新裝備新技術在政府的扶持下被研發(fā)出來，應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去。

1.2 安裝農(nóng)機自動導航系統(tǒng)效益分析

1、減少重疊和間隙，節(jié)約開支

研究表明，駕駛員在一天作業(yè)中約有5%至10%的重疊傾向，將會使12米寬的農(nóng)具產(chǎn)生1.2米的行間重疊。通過使用自動導航系統(tǒng)，可減少90%的重疊作業(yè)。提高作業(yè)效率、大大地節(jié)省燃油、化肥、種子、肥料和時間（見方圖表），使用導航系統(tǒng)在田間每工作400小時即可節(jié)省大約3萬元人民幣。

2、創(chuàng)建更加一致的行列和整齊劃一的土地

導航系統(tǒng)可以讓拖拉機在播種時保持更加一致的行距，降低在田間連續(xù)作業(yè)時農(nóng)作物受損的可能性。允許駕駛員在執(zhí)行特定的應用程序時保持最佳的工作速度。對于那些需要高速運行的應用程序作業(yè)，例如噴霧，連貫的速度可以在相同的時間噴灑更多的土地，提高作業(yè)效率。

3、作業(yè)效率更高

更高的作業(yè)精準度意味著更快速更精準的作業(yè)路線，這將為您帶來更高的收益。導航系統(tǒng)可以幫助您減少錯行和漏行，這可以讓田間作業(yè)效率提升14%，也就意味著您可以在更短的時間內(nèi)獲得更多的收益。

4、減輕駕駛員疲勞，解放雙手

實現(xiàn)自動駕駛，幫助降低駕駛員疲勞強度，使得駕駛員有更多的精力用于優(yōu)化機器的操作并最大化收益。疲憊駕駛者常常會操作失誤，帶來時間和成本的不必要浪費。

5、永不停工，延長有效工作時間,

自動導航系統(tǒng)使用衛(wèi)星信號進行設備定位，增加作業(yè)季連續(xù)作業(yè)時間。同時，有了自動導航系統(tǒng)的幫助，無論是在黃昏、雨天、粉塵、霧天、大風天、夜間，駕駛員都能非常自信地創(chuàng)建均勻分布的行列，保證作業(yè)速度不會受到影響。導航自帶計畝器功能，讓您輕松準確地計算作業(yè)量。

6、降低土地的壓實,

導航允許駕駛員運用電車路線管理方式來有效地減低土地壓實，保護土壤。

二、中創(chuàng)博遠農(nóng)機導航產(chǎn)品

2.1中創(chuàng)博遠自動駕駛系統(tǒng)構成

自動駕駛系統(tǒng)利用高精度的衛(wèi)星地位導航信息，由控制器對農(nóng)機上安裝電動方向盤系統(tǒng)進行控制，農(nóng)機按照設定的路線（直線或曲線）自動駕駛

總體作業(yè)示意圖：

整套系統(tǒng)有便攜基站、車載系統(tǒng)，拖拉機在作業(yè)地塊工作，車載系統(tǒng)安裝在拖拉機上，通過接收便攜基站傳來的差分信息，達到高精度導航目的。

2.1.1車載系統(tǒng)

    中創(chuàng)博遠FARMSTAR-F2系列自動駕駛車載系統(tǒng)是集衛(wèi)星接收、定位、控制于一體的綜合性系統(tǒng)，主要由北斗高精度定位控制器、導航顯示終端、MDU方向盤、電子式角度傳感器組成，如下圖所示：

其中導航顯示終端安裝在車內(nèi)，并將原車方向盤更換成MDU方向盤，將北斗高精度定位控制器固定在車頂，接收來自便攜基站的差分信號，達到RTK解狀態(tài)，并將定位信息傳送給導航顯示終端，結合角度傳感器、陀螺儀感知行駛過程中的擺動與方向，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，將控制信號傳輸給MDU方向盤，達到控制方向目的，

2.1.2系統(tǒng)功能及指標介紹

1、北斗高精度定位控制器

包含GPS、GLONASS、北斗、伽利略等衛(wèi)星具有抗震、耐高低溫功能，其各類參數(shù)均達到工業(yè)級要求。是集北斗高性能衛(wèi)星天線，電臺天線、ECU控制器，內(nèi)置組合慣導三星七頻的高精度定位控制器，其具有定位精度高、易于安裝、盲區(qū)精準控制 ，信號中斷補償?shù)纫恍┝袃?yōu)點，如下圖所示：

2、導航顯示終端

集電臺，3G于一體導航顯示終端在進行RTK作業(yè)時，可通過網(wǎng)絡、內(nèi)置電臺以及外掛電臺3種方式傳輸差分數(shù)據(jù)，同時支持星基差分信號為用戶提供了豐富選擇。

1)        支持所有GNSS信號接收：

足夠的并行接收通道，可以最大限度地跟蹤和觀測所有可見GNSS衛(wèi)星信號，從而提高測量精度和實時RTK測量的性能。

2)        20Hz的數(shù)據(jù)更新率

支持數(shù)據(jù)更新率高達20Hz，同時保持最佳觀測質(zhì)量和觀值的獨立性；耗電量低，僅4W功耗。

3)        三種數(shù)據(jù)傳輸模式

通過UHF內(nèi)置電臺、內(nèi)置3G/GPRS無線通信功能、外掛電臺三種通信方式來進行數(shù)據(jù)傳輸和廣播差分數(shù)據(jù)。

4)        高精度定位技術：

衛(wèi)星定位技術采用性能卓越的測量引擎，測量數(shù)據(jù)具有最高等級的質(zhì)量保證，在長基線、長時間觀測的條件下，精度高達：平面：±(1cm+1x10-6D)，高程：±(15mm+1x10-6D)。

5)        軟件：

安裝無需調(diào)試，問題自動診斷，AB線可互通等功能，內(nèi)置流量卡可遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)。

3、MDU方向盤

替代原車方向盤，安裝拆卸簡單，內(nèi)含電機，大扭矩適合高低速、和各種復雜地形作業(yè)。

4、電子陀螺儀式角度傳感器  北斗,自動駕駛,農(nóng)業(yè)自動化,科美斯,自動導航

電子式角度傳感器用于檢測車輛前輪左右轉(zhuǎn)向角度，采集當前角度值反饋給控制器，提高車輛直線行駛精度。內(nèi)置慣導，可以任意安裝拆卸，使用壽命長。

2.1.3、參考站系統(tǒng)

1、參考站概述及功能介紹

在項目區(qū)域范圍內(nèi)，放置便攜式基準站為北斗農(nóng)機提供高精度導航定位服務。

      各個參考站的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過電臺頻道發(fā)送出去，農(nóng)機自動導航系統(tǒng)通過車載內(nèi)置電臺接收差分信號；

液壓控制與電動方向盤控制區(qū)別：

組成結構示意圖如下