張建濤

（戶縣農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校，陜西 戶縣 710300）

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展是各種新興技術(shù)手段發(fā)揮其作用的最終結(jié)果，GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，能夠幫助農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行精確定位，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精確化管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械智能化和全天候連續(xù)作業(yè)，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，本文對(duì)GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 GPS技術(shù)概述

GPS是指在全球范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、導(dǎo)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(cè)控制和天線組成的地面部分以及GPS信號(hào)接收機(jī)三大部分。利用GPS定位衛(wèi)星，必須具備監(jiān)控平臺(tái)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和GPS終端三個(gè)要素，這三個(gè)要素缺一不可。GPS定位的定位原理是將高速運(yùn)動(dòng)的工作衛(wèi)星所處的瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如下圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測(cè)定GPS信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間△t，再加上接收機(jī)所接收到的不同方向的衛(wèi)星發(fā)射的其它數(shù)據(jù)可以確定四個(gè)方程式。GPS的全稱是Global Positioning System即全球定位系統(tǒng)，由于GPS技術(shù)具備高精度、全天候、自動(dòng)化等特點(diǎn)，從其開(kāi)始在民用市場(chǎng)中開(kāi)始使用以來(lái)，得到了迅速的推廣，并且開(kāi)始廣泛的被用于車(chē)輛導(dǎo)航、測(cè)量、資源勘查以及地質(zhì)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。到目前為止，GPS是一種被使用的范圍最為廣闊的最先進(jìn)同時(shí)也是最為穩(wěn)定的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS包括了如下幾個(gè)重要的構(gòu)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(gè)軌道平面之上，其頻角為55度，衛(wèi)星的平均高度為20200km，運(yùn)行周期為11小時(shí)58分鐘，每一顆衛(wèi)星都裝配了高精度的原子計(jì)時(shí)系統(tǒng)，能夠提供高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)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(diǎn)、任何的時(shí)刻都能夠至少有4顆衛(wèi)星提供定位服務(wù)。

（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是對(duì)空間衛(wèi)星提供的信息進(jìn)行注入并且編制星歷和修改相關(guān)的參數(shù)，具體包括了監(jiān)測(cè)站、注入站以及主控站，監(jiān)測(cè)站、注入站以及主控站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作的高精度運(yùn)行。

（3）用戶數(shù)據(jù)接收部分。用戶數(shù)據(jù)接收部分主要是從地面監(jiān)控系統(tǒng)棘手來(lái)自衛(wèi)星的定位信號(hào)，從而獲取具體的定位數(shù)值，在經(jīng)過(guò)相關(guān)程序的處理之后，獲取相關(guān)的服務(wù)。

2 GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

（1）GPS技術(shù)在幾種常見(jiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的實(shí)際應(yīng)用。從當(dāng)前來(lái)看，GPS技術(shù)常使用于聯(lián)合收割機(jī)、變量施肥播種機(jī)以及無(wú)人駕駛拖拉機(jī)之上。比如，GPS技術(shù)能夠?yàn)槁?lián)合收割機(jī)提供不同的農(nóng)田作業(yè)區(qū)的成熟度，通過(guò)將相關(guān)的地理位置數(shù)據(jù)上傳，然后運(yùn)用GPS定位技術(shù)引導(dǎo)聯(lián)合收割機(jī)收割已經(jīng)成熟的農(nóng)作物。除此之外，還能夠根據(jù)不同的農(nóng)作物的分布區(qū)域，引導(dǎo)聯(lián)合收割機(jī)分類(lèi)開(kāi)展收割工作。通過(guò)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(jī)通過(guò)運(yùn)用GPS技術(shù)能夠?qū)⑿旭傂畔?dǎo)入，從而自動(dòng)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(wú)人駕駛拖拉機(jī)之中，GPS技術(shù)的作用更為明顯，它可以再GPS技術(shù)的作用之下，在田間附近地面兄臺(tái)那個(gè)的導(dǎo)航之下開(kāi)展相關(guān)的作業(yè)，通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，拖拉機(jī)能夠在無(wú)人駕駛的情形下，沿著已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)的路線行駛和工作。這一技術(shù)在歐美國(guó)家正在積極的研發(fā)過(guò)程中，并且在2010年中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)在北京也曾宣布我國(guó)首次研發(fā)成功了無(wú)人駕駛拖拉機(jī)，這對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化的發(fā)展是有著非常重要的推動(dòng)意義的。

（2）GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械跨區(qū)作業(yè)管理中的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)機(jī)械在跨區(qū)作業(yè)之中，通過(guò)應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)如下幾個(gè)方面的功能：首先，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控功能，通過(guò)設(shè)立GPS監(jiān)控中心，能夠?qū)λ醒b置有GPS模塊的農(nóng)業(yè)機(jī)械的當(dāng)時(shí)位置、行駛路線和方向、行駛速度以及車(chē)輛發(fā)動(dòng)或者熄火狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；其次，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，通過(guò)GPS技術(shù)能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程斷油或者斷電，并且對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行鎖定；再次，作業(yè)量統(tǒng)計(jì)功能，GPS監(jiān)控中心能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械的行駛路線進(jìn)行回放，進(jìn)而能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械的工作量進(jìn)行客觀的統(tǒng)計(jì)，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械在跨區(qū)作業(yè)的工作量統(tǒng)計(jì)更為精確；最后，通過(guò)應(yīng)用GPS技術(shù)能夠在農(nóng)業(yè)機(jī)械跨區(qū)作業(yè)管理中實(shí)現(xiàn)報(bào)警和自動(dòng)調(diào)度功能，如果在農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作過(guò)程中，出現(xiàn)突發(fā)事件，能夠通過(guò)預(yù)置的信息回饋系統(tǒng)及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警，并且根據(jù)動(dòng)態(tài)信息實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化調(diào)度，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。比如在小麥?zhǔn)崭顧C(jī)上安裝GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)目前已經(jīng)被廣泛的使用起來(lái)，小麥?zhǔn)崭顧C(jī)有了這個(gè)系統(tǒng)以后，除了有定位功能外，還能夠通過(guò)功能按鈕來(lái)向控制中心反饋機(jī)械故障，作業(yè)油料不足等信息，控制中心可以通過(guò)這些信息通知維修企業(yè)和供油單位送貨上門(mén)，同時(shí)農(nóng)機(jī)部門(mén)可以在GPS平臺(tái)上直觀的看到每個(gè)機(jī)車(chē)的位置，作業(yè)進(jìn)度，并有針對(duì)性的發(fā)送當(dāng)?shù)氐奶鞖?，農(nóng)機(jī)服務(wù)，作物數(shù)等信息，指導(dǎo)農(nóng)機(jī)作業(yè)，將為農(nóng)機(jī)的作業(yè)提供很大的方便。

3 結(jié)語(yǔ)

GPS技術(shù)是當(dāng)前運(yùn)用范圍最為廣闊、技術(shù)最為成熟和先進(jìn)的衛(wèi)星定位技術(shù)，該技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械之中的應(yīng)用，能夠?qū)Ξ?dāng)前世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響。文章對(duì)GPS技術(shù)的基本理論進(jìn)行了探討，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)GPS技術(shù)在聯(lián)合收割機(jī)、變量施肥播種機(jī)以及無(wú)人駕駛拖拉機(jī)幾種常見(jiàn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械之中的實(shí)踐運(yùn)用進(jìn)行了分析，最后研究了GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械跨區(qū)作業(yè)管理中的應(yīng)用，希望本文的研究能夠?qū)ξ覈?guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)的“三農(nóng)”問(wèn)題的解決，提供一定的參考和借鑒。

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